CMOS(Complementary metal Oxide Semiconductor)是互補式金屬氧化物半導(dǎo)體的英文縮寫，它將NMOS和PMOS二個相反極性的MOS半導(dǎo)體串起來，形成了集成電路中廣泛使用的一個基本單元。例如計算機中用量最大的內(nèi)存——動態(tài)存儲器，就是用CMOS工藝制造的。
CMOS的攝像機并不比CCD攝像機出現(xiàn)的時間晚多少，CCD在六十年代末，而CMOS在七十年代初相繼開發(fā)出來，后來之所以CCD占了統(tǒng)治地位，是因為在當(dāng)時的工藝制造技術(shù)條件下，CMOS的圖像質(zhì)量太差了。直至1990年，新工藝的發(fā)展，使開發(fā)人員再一次對CMOS產(chǎn)生了興趣，主要是看到了CMOS的低功耗、高集成(整個攝像機集成在一片晶體內(nèi))、低制造成本(基于不需重新建立新的生產(chǎn)線，可以在已有的主流的邏輯和存儲器CMOS流水線中進行)。經(jīng)過大量的投入和努力，CMOS攝像機在近幾年已獲得了極大的成功，已形成了對CCD的強大挑戰(zhàn)。形成了CCD和CMOS二個激烈競爭的發(fā)展方向和陣營。
在過去，CMOS圖像傳感器給人的印象是低端產(chǎn)品，例如商務(wù)用傳真機、復(fù)印機、掃描儀，到今日，以娛樂為主的攝像機、手機拍攝組件，直至大紫大紅的網(wǎng)上攝像機也多為CMOS傳感器。同時，CMOS攝像機在圖像質(zhì)量上已取得長足的進步，即使在對圖像質(zhì)量要求較高的投影儀上也獲得了使用。
無論是CMOS還是CCD，它們都是用光敏像元陣列將入射的光圖像轉(zhuǎn)換成像元內(nèi)的電荷，所不同的是將這些像元中的電荷取出，并轉(zhuǎn)換成電壓的方式和途徑不同。CCD是用電荷量來載荷圖像信息的，而CMOS是用電壓量來載荷圖像信息的。
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CMOS和CCD的工作過程如下圖所示，從圖(a)可以看出，CCD像元將光轉(zhuǎn)換為電荷后，用電荷耦合的方法，將電荷逐點、逐行地用電荷移位寄存器移出，直至電荷/電壓轉(zhuǎn)換器，圖像信息用電荷的形式在芯片內(nèi)移動輸出；而CMOS則以完全不同的方式將圖像信息送出像元陣列，從圖(b)可以看出，每一個像元光敏單元都有一個電荷/電壓轉(zhuǎn)換單元與之相伴，所以像元電荷馬上轉(zhuǎn)換成為電壓，再通過與之對應(yīng)的矩陣開關(guān)，將電壓送出陣列，所以CMOS的圖像信息是以電壓的形式傳送輸出的。由于這種完全不同的結(jié)構(gòu)，為它們帶來了各自的長處和短處。
CCD和CMOS工作過程示意圖
CMOS攝像機有超強的集成度、低功耗和小尺寸的優(yōu)勢；但在圖像質(zhì)量，特別在低照度下和靈活性方面就要遜色多了。所以CMOS適合于批量大、有空間和重量限制，而圖像質(zhì)量要求不是太高的領(lǐng)域，例如保安、生物測量儀等領(lǐng)域使用，包括機器視覺系統(tǒng)中對圖像質(zhì)量要求不嚴的場合，例如數(shù)字或文學(xué)識別、易區(qū)分的缺陷檢測、簡單物體幾何分類、簡單場景自動導(dǎo)航等等。
