CMOS图像传感器是一种基于 互补金属氧化物半导体（CMOS） 技术的图像传感芯片，用于将光学图像转换为电信号，广泛应用于数码相机、智能手机、安防监控、医疗影像等领域。与传统的CCD（电荷耦合器件）传感器相比，CMOS传感器具有 低功耗、高集成度、低成本 等优势，已成为现代成像设备的主流选择。
CMOS图像传感器的结构包括：
像素阵列（Pixel Array）：由数百万甚至上亿个感光单元（像素）组成，每个像素包含：
行/列驱动电路：控制像素的读取和扫描。
信号处理电路（ISP, Image Signal Processor）：进行降噪、色彩校正、自动曝光等处理。
输出接口：如MIPI、LVDS等，用于传输图像数据。
光电转换：光线通过透镜进入像素阵列，光电二极管吸收光子并产生电子-空穴对（电荷）。
电荷存储：电荷被存储在像素的电容中（如浮动扩散节点，FD）。
信号读出：
全局快门（Global Shutter）：所有像素同时曝光，适合高速运动场景。
滚动快门（Rolling Shutter）：逐行曝光，成本低但可能产生果冻效应（Jello Effect）。
信号放大与模数转换：
每个像素或每列像素的信号被放大，并通过ADC转换为数字信号。
图像处理：
去马赛克（Demosaicing，用于Bayer滤镜）、降噪、HDR合成等。
| 特性 | CMOS传感器 | CCD传感器 |
|---|---|---|
| 功耗 | 低（可逐像素读取） | 高（需要高压驱动） |
| 集成度 | 高（可集成ADC、ISP） | 低（外围电路复杂） |
| 读取速度 | 快（支持高速连拍） | 较慢（串行读出） |
| 成本 | 低（标准CMOS工艺） | 高（专用制造工艺） |
| 噪声 | 较高（但现代BSI技术改善明显） | 低（传统优势） |
| 应用场景 | 手机、消费电子、工业检测 | 高端天文、科研、摄影 |
传统CMOS（FSI, Front-Side Illumination）的光电二极管位于电路下方，光线会被金属线路遮挡，降低感光效率。
BSI技术 将光电二极管移到电路上方，提高量子效率（QE），尤其改善低光性能（如手机夜拍）。
将像素层和逻辑处理层分离，通过TSV（硅通孔）技术垂直堆叠，提升传感器速度并减小体积（如索尼Exmor RS）。
在像素中嵌入相位检测点，实现快速对焦（比传统对比度对焦更快）。
通过多帧合成或单帧多重曝光，增强亮暗细节（如手机HDR模式）。
所有像素同时曝光，避免滚动快门的运动畸变，用于工业检测、高速摄影。
智能手机：索尼（IMX系列）、三星（ISOCELL）、豪威科技（OV）主导市场。
安防监控：低照度、宽动态范围（WDR）需求高。
汽车电子：ADAS（自动驾驶）、环视摄像头。
医疗影像：X光、内窥镜等。
工业检测：机器视觉、条码扫描。
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