電子技術(shù)期刊推薦《電子技術(shù)》是由上海市科學(xué)協(xié)會主管，上海市電子學(xué)會和上海市通信學(xué)會主辦的技術(shù)性月刊，擁有國內(nèi)統(tǒng)一刊號、國際連續(xù)出版物號，在國內(nèi)外均有發(fā)行，1963年創(chuàng)刊，是中國最早的電子類期刊之一，也是目前國內(nèi)最具權(quán)威性、發(fā)行量最大的電子技術(shù)月刊。
　　【摘要】：圖像傳感器產(chǎn)品就成為當(dāng)前以及未來業(yè)界關(guān)注的對象，吸引著眾多廠商投入。以產(chǎn)品類別區(qū)分，圖像傳感器產(chǎn)品主要分為CCD、CMOS以及CIS傳感器三種。文章主要概述了CMOS圖像傳感器的工作原理和優(yōu)勢，介紹了現(xiàn)階段傳感器的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

　　【關(guān)鍵詞】：圖像傳感器,數(shù)碼相機(jī),圖像采集

　　圖像傳感器屬于光電產(chǎn)業(yè)里的光電元件類，隨著數(shù)碼技術(shù)、半導(dǎo)體制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，目前市場和業(yè)界都面臨著跨越各平臺的視訊、影音、通訊大整合時代的到來，勾劃著未來人類的日常生活的美景。以其在日常生活中的應(yīng)用，無疑要屬數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品，其發(fā)展速度可以用日新月異來形容。短短的幾年，數(shù)碼相機(jī)就由幾十萬像素，發(fā)展到400、500萬像素甚至更高。不僅在發(fā)達(dá)的歐美國家，數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)占有很大的市場，就是在發(fā)展中的中國，數(shù)碼相機(jī)的市場也在以驚人的速度在增長，因此，其關(guān)鍵零部件--圖像傳感器產(chǎn)品就成為當(dāng)前以及未來業(yè)界關(guān)注的對象，吸引著眾多廠商投入。以產(chǎn)品類別區(qū)分，圖像傳感器產(chǎn)品主要分為CCD、CMOS以及CIS傳感器三種。文章將主要簡介CMOS傳感器的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

　　1.CMOS圖像傳感器

　�。茫停希訄D像傳感器于８０年明以來，由于當(dāng)時CMOS工藝制程的技術(shù)不高，以致于傳感器在應(yīng)用中的雜訊較大，商品化進(jìn)程一直較慢。時至今日，CMOS傳感器的應(yīng)用范圍也開始非常的廣泛，包括數(shù)碼相機(jī)、PCCamera、影像電話、第三代手機(jī)、視訊會議、智能型保全系統(tǒng)、汽車倒車?yán)走_(dá)、玩具，以及工業(yè)、醫(yī)療等用途。在低檔產(chǎn)品方面，其畫質(zhì)質(zhì)量已接近低檔CCD的解析度，相關(guān)業(yè)者希望用CMOS器件取代CCD的努力正在逐漸明朗。CMOS傳感器有可細(xì)分為：被動式像素傳感器CMOS與主動式像素傳感器CMOS。

　　CMOS圖像傳感器是多媒體產(chǎn)品中不可或缺的重要器件之一，也是數(shù)碼相機(jī)、監(jiān)控設(shè)備、圖像采集設(shè)備中的核心器件。CMOS的全稱是ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，有"互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體"的意思。隨著數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)相機(jī)的興起以及對圖像質(zhì)量要求的不斷提高，更加突顯了圖像傳感器的重要作用。

　　2.CMOS圖像傳感器的工作原理

　　CMOS采用感光元件作為影像捕獲的基本手段，感光元件的核心都是一個感光二極管，該二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生輸出電流，而電流的強(qiáng)度則與光照的強(qiáng)度對應(yīng)但在周邊組成上。CMOS感光元件的構(gòu)成就比較復(fù)雜，除處于核心地位的感光二極管之外，它還包括放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，每個像點(diǎn)的構(gòu)成為一個感光二極管和三顆晶體管，而感光二極管占據(jù)的面積只是整個元件的一小部分，造成CMOS傳感器的開口率遠(yuǎn)低（開口率：有效感光區(qū)域與整個感光元件的面積比值）；這樣CMOS感光元件所能捕捉到的光信號明顯小于，靈敏度較低；體現(xiàn)在輸出結(jié)果上，就是CMOS傳感器捕捉到的圖像內(nèi)容不太豐富，圖像細(xì)節(jié)丟失情況嚴(yán)重且噪聲明顯，這也是早期CMOS傳感器只能用于低端場合的一大原因。CMOS開口率低造成的另一個麻煩在于，隨著它的像素點(diǎn)密度的提高，感光元件的比重面積將因此縮小，而CMOS開口率太低，有效感光區(qū)域小得可憐，圖像細(xì)節(jié)丟失情況會愈為嚴(yán)重。這也是CMOS長期以來都未能進(jìn)入主流數(shù)碼相機(jī)市場的重要原因之一。

　　3.CMOS圖像傳感器的優(yōu)勢

　　CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上，工作原理沒有本質(zhì)的區(qū)別。CCD只有少數(shù)幾個廠商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且CCD制造工藝較復(fù)雜，采用CCD的攝像頭價格都會相對比較貴。事實上經(jīng)過技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實際效果的差距已經(jīng)減小了不少。

　�、排cCCD相比，CMOS具有體積小，耗電量不到CCD的1/10，售價也比CCD便宜1/3的優(yōu)點(diǎn)。

　�、婆cCCD產(chǎn)品相比，CMOS是標(biāo)準(zhǔn)工藝制程，可利用現(xiàn)有的半導(dǎo)體設(shè)備，不需額外的投資設(shè)備，且品質(zhì)可隨著半導(dǎo)體技術(shù)的提升而進(jìn)步。同時，全球晶圓廠的CMOS生產(chǎn)線較多，日后量產(chǎn)時也有利于成本的降低。

　�、荂MOS傳感器具有高度系統(tǒng)整合的條件。理論上，所有圖像傳感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暫存器、時序控制、CDS、ADC…等，都可放在集成在一顆晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片、快閃記憶體等也可整合成單晶片，以達(dá)到降低整機(jī)生產(chǎn)成本的目的。

　　4.高速圖像傳感器的市場趨勢

　　目前，CMOS是高速成像所青睞的技術(shù)。在當(dāng)前市場中，我們可以發(fā)現(xiàn)高速圖像傳感器有三大發(fā)展趨勢，一是向極高速方向發(fā)展，二是向片上特性集成方向發(fā)展，三是向通用高速圖像傳感器方向發(fā)展。高速成像領(lǐng)域還有另一種趨勢，就是把高速ADC、時序發(fā)生器、LVDS發(fā)射器和校正算法的片上集成趨勢。這種圖像傳感器通常在速度和靈敏度方面不如上述圖像傳感器，但在易用性和系統(tǒng)集成功能方面頗有長處。目前市場上新興的第三種圖像傳感器就是通用高速圖像傳感器。具有模擬輸出或不具有時序發(fā)生器功能的老式(簡單式)通用圖像傳感器正在被速度更快、更復(fù)雜的圖像傳感器所取代。這種新型圖像傳感器使我們能在較短時間內(nèi)就設(shè)計出通用高速攝像頭。

　　從產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢看，，體積小型化及高像素化仍是業(yè)界積極研發(fā)的目標(biāo)。因為像素大則圖像產(chǎn)品的分辨率越高，清晰度越好，體積越小，其應(yīng)用面更廣泛。

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