更添生活色彩——ｃｍｏｓ图像传感器

1 / 6更添生活色彩图像传感器【论文关键词】：图像传感器：数码相机；图像采集 【论文摘要】：图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为 CCD、CMOS 以及 CIS 传感器三种。文章主要概述了 CMOS 图像传感器的工作原理和优势，介绍了现阶段传感器的技术和产业发展现状。 图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到 400、500 万像素甚至更高。不仅在发达的欧美国家，数码相机已经占有很大的市场，就是在发展中的中国，数码相机的市场也在以惊人的速度在增长，因此，2 / 6其关键零部件-图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为 CCD、CMOS 以及 CIS 传感器三种。文章将主要简介 CMOS 传感器的技术和产业发展现状。 1. CMOS 图像传感器 图像传感器于年代发明以来，由于当时 CMOS 工艺制程的技术不高，以致于传感器在应用中的杂讯较大，商品化进程一直较慢。时至今日，CMOS 传感器的应用范围也开始非常的广泛，包括数码相机 、PC Camera、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具，以及工业、医疗等用途。在低档产品方面，其画质质量已接近低档 CCD 的解析度，相关业者希望用 CMOS 器件取代 CCD 的努力正在逐渐明朗。CMOS 传感器有可细分为：被动式像素传感器 CMOS 与主动式像素传感器 CMOS。 3 / 6CMOS 图像传感器是多媒体产品中不可或缺的重要器件之一，也是数码相机、监控设备、图像采集设备中的核心器件。CMOS 的全称是 Complementary Metal-Oxide Semiconductor，有互补金属氧化物半导体的意思。随着数码相机、手机相机的兴起以及对图像质量要求的不断提高，更加突显了图像传感器的重要作用。 2. CMOS 图像传感器的工作原理 CMOS 采用感光元件作为影像捕获的基本手段，感光元件的核心都是一个感光二极管，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应但在周边组成上。CMOS 感光元件的构成就比较复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管占据的面积只是整个元件的一小部分，造成 CMOS 传感器的开口率远低；这样 CMOS 感光元件所能捕捉到的光信号明显小于，灵敏度较低；体现在输出结果4 / 6上，就是 CMOS 传感器捕捉到的图像内容不太丰富，图像细节丢失情况严重且噪声明显，这也是早期 CMOS 传感器只能用于低端场合的一大原因。CMOS 开口率低造成的另一个麻烦在于，随着它的像素点密度的提高，感光元件的比重面积将因此缩小，而 CMOS 开口率太低，有效感光区域小得可怜，图像细节丢失情况会愈为严重。这也是 CMOS 长期以来都未能进入主流数码相机市场的重要原因之一。 3. CMOS 图像传感器的优势 CCD 和 CMOS 在制造上的主要区别是 CCD 是集成在半导体单晶材料上，而 CMOS 是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。CCD 只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且 CCD 制造工艺较复杂，采用 CCD 的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前 CCD 和 CMOS 的实际效果的差距已经减小了不少。 与 CCD 相比，CMOS 具有体积小，耗电量不到CCD 的 1/10，售价也比 CCD 便宜 1/3 的优点。 5 / 6 与 CCD 产品相比，CMOS 是标准工艺制程，可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备，且品质可随著半导体技术的提升而进步。同时，全球晶圆厂的 CMOS 生产线较多，日后量产时也有利于成本的降低。 CMOS 传感器具有高度系统整合的条件。理论上，所有图像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC等，都可放在集成在一颗晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片、快闪记忆体等也可整合成单晶片，以达到降低整机生产成本的目的。 4. 高速图像传感器的市场趋势 目前，CMOS 是高速成像所青睐的技术。在当前市场中，我们可以发现高速图像传感器有三大发展趋势，一是向极高速方向发展，二是向片上特性集成方向发展，三是向通用高速图像传感器方向发展。 高速成像领域还有另一6 / 6种趋势，就是把高速 ADC、时序发生器、LVDS 发射器和校正算法的片上集成趋势。这种图像传感器通常在速度和灵敏度方面不如上述图像传感器，但在易用性和系统集成功能方面颇有长处。目前市场上新兴的第三种图像传感器就是通用高速图像传感器。具有模拟输出或不具有时序发生器功能的老式(简单式)通用图像传感器正在被速度更快、更复杂