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  • 解析图像传感器技术的特点

    作者:肖季春 来源:辽宁省计量科学研究院 时间:2012-05-07 11:31 阅读:2736 [投稿]
    在图像传感器类别中,CCD是应用在摄影摄像方面的高端技术元件,CMOS则应用于较低影像品质的产品中,它的优点是制造成本较CCD更低,功耗也低得多,这也是市场上很多采用USB接口的产品无须外接电源且价格便宜的原因。 ..

    各公司在CCD产品方面的优势飞利普公司具有业界最大尺寸的CCD传感器, 在数码相机的应用中,其35mm尺寸的CCD已经应用在“Contax”的数码相机中,成为专业数码相机的代言人。其次该公司还具有独特的“Frame-Transfer CCD”(面扫描)技术,该产品在应用中,可实现每秒30-60幅的速率。这是真正视频信号的速度。 

    柯达的CCD采用了广受好评的ITO CCD(氧化铟锡)技术,而不是传统的聚硅化合物。其特点是敏锐度更高,般CCD感应较弱的蓝光以及抗杂讯干扰方面有突破性的改善,其对蓝光感应能力提高了2.5倍,同时大幅降低了杂讯干扰,使影像更强锐利、色彩更加准确,透光性比一般CCD提高了20%,对于一为专业数码摄影提供了高解析度、锐利度的影像。 

    传统CCD使用的是矩形的感光单元,而富士公司2年前研制的“SuperCCD(超级蜂窝结构)使用的是八边形的感光单元,使用了蜂巢的八边形结构,因此其感光单元面积要 

    高于传统CCD。这样会获得三个好处,一是可以提高CCD的感光度,二是提高动态范围,三是提高了信噪比。这三个优点加上SuperCCD更高的生成像素,成为富士公司在数码相机产品上的最大卖点。 

    CMOS图像传感器 

    CMOS图像传感器于80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。 

    与CCD相比,CMOS具有体积小,耗电量不到CCD的十分之一,售价也比CCD便宜三分之一的优点。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。 

    另外,CMOS传感器的最大优势,是它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(Back-end Chip)、快闪记忆体(Flash RAM)等也可整合成单晶片(SYSTEM-ON-CHIP),以达到降低整机生产成本的目的。 

    正因为此,目前投入研发、生产的厂商较多,美国有30多家,欧洲7家,日本约8家,韩国1家,台湾有8家。而居全球翘楚地位的厂商是Agilent(HP),其市场占有率51%、ST(VLSI Vision)占16%、OmniVision占13%、现代占8%、Photobit约占5%,这五家合计市占率达93%。 

    在快速发展的手机应用领域中,以CMOS图像传感器为主的摄相模块将占领80%以上的应用市场。在业界,与CCD传感器不同的另一点是CMOS目前占据市场主要地位的是北美厂商,前三大厂商为Agilent、OmniVision和Photobit。因此图像传感器业界的技术、产业竞争,实质上是日本和北美争霸的局面。 

    从产品的技术发展趋势看,无论是CCD还是CMOS,其体积小型化及高像素化仍是业界积极研发的目标。因为像素大则图像产品的分辨率越高,清晰度越好,体积越小,其应用面更广泛。

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