CMOS图像传感器（CIS，CMOS Image Sensor）是当前数码相机、工业检测设备和光学实验系统中最核心的图像采集元件。它通过像素阵列实现光电转换，并借助片上集成的信号处理电路，完成从光信号到数字图像的完整转化过程。

OMTOOLS为满足不同场景的使用需求，推出全新一代CMOS相机，涵盖彩色、黑白共10款机型；分辨率133万至1200万像素，像元尺寸1.85~5.5μm；支持单电脑多相机联动，长期运行稳定不掉线、不丢帧。

图1 CMOS相机

CMOS技术原理

CMOS为互补式金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，缩写作CMOS）。CMOS是一种集成电路的设计工艺，可以在硅质晶圆模板上制出NMOS（n-type MOSFET）和PMOS（p-type MOSFET）的基本元件，由于NMOS与PMOS在物理特性上为互补性，因此被称为CMOS（Complementary 的来历）。此工艺一般可用来制作电脑电器的静态随机存取内存、微控制器、微处理器与其他数字逻辑电路系统；除此之外的其他技术特性，使其可以用于光学仪器方面。

图2 CMOS结构示意图

CMOS传感器采用有源像素架构，如图2所示，每一个感光像素都集成了光电二极管与多组晶体管电路，可在像素内部完成光电转换，并将生成的电荷直接转化为电压信号、实现就地放大；随后电压信号通过行、列选择电路完成多路寻址传输，最终统一送入芯片内置的模数转换器（ADC）转换为数字信号。这种分布式处理与并行读取的设计，让CMOS具备出色的运行速度与集成度。

CMOS与CCD核心差异

作为主流图像传感器，CMOS与与CCD（电荷耦合器件），都是利用感光二极管（photodiode）进行光电转换，将图像转换为数字数据，二者核心差异在于数字数据传送的方式不同。

CMOS

每个像素点都有独立的放大器和模数转换器，光信号转化为电荷后，可直接在像素点附近进行放大和数字化处理。

CCD

通过光电二极管将光信号转化为电荷，然后在时钟脉冲的作用下，将电荷依次转移到输出端进行放大和数字化处理。

图3 像元水桶模型示意图

如图3所示，CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出；

而在CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出。

CMOS与CCD性能对比一览表

表1 CMOS和CCD传感器对比

CMOS相机 核心亮点

OMTOOLS新一代工业级CMOS相机通过工艺优化，全系10款机型匹配各类场应用场景。产品凭借高集成、高灵敏、低功耗出众表现，为工业检测与精密光学实验提供稳定可靠的成像方案。

1.成像选型丰富

全系涵盖彩色、黑白机型，采用高帧率CMOS芯片，像素覆盖130万-1200万，像元尺寸范围1.85~5.5μm，全局/卷帘快门可选，兼顾高速动态抓拍与高精度静态成像。

2.运行稳定可靠

标配128M硬件缓存，有效缓冲高速数据流，支持单电脑多相机同步工作，长时间连续运行不掉线、不丢帧，满足7×24h持续作业需求。

3.时序扩展性强

支持外触发闪光灯同步拍照，可与PLC、传感器、机械手联动，适配自动化产线精准时序控制。

4.全生态高兼容

兼容Windows、PC Linux、ARM Linux系统，适配Halcon、VisionPro等主流视觉软件；SDK与GIGE相机无缝通用，可直接替换旧设备，降低开发成本。

5.光路适配性广

标配C Mount标准内螺纹，可转接SM1光学组件，极易搭建各类光学实验与工业光机系统，科研适用性极强。

6.机身紧凑稳定

整机低功耗、体积小巧、轻便易安装，具备优异的抗振、散热与电磁屏蔽能力，适配实验室及复杂工业工况。

产品参数及光谱图

选型要点及推荐场景

全局快门无果冻效应，主打高速动态场景；

滚动快门主打静态/中低速高精度场景；

靶面、像元尺寸越大，感光灵敏度越高，更适配弱光、光谱、显微场景；

具体选型推荐如下表所示：

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