圖像傳感器高品質低功耗,CMOS誰與爭鋒?
發布時間:2016-08-16 責任編輯:susan
【導讀】CMOS圖像傳感器在zai各ge個ge市shi場chang領ling域yu,隨sui著zhe應ying用yong需xu求qiu的de變bian化hua其qi技ji術shu也ye在zai不bu斷duan改gai進jin和he演yan變bian,已yi經jing超chao出chu了le滿man足zu細xi分fen市shi場chang具ju體ti要yao求qiu的de目mu標biao。其qi優you勢shi主zhu要yao體ti現xian在zai可ke製zhi造zao性xing、低功耗、易於集成、低成本,以及最近出現的高品質圖像質量。
在每一個市場領域,這些CMOS技術進步已達到或超過了該領域的市場要求,CMOS的優勢已使OEM能夠改進成型的相機產品。但是在數據的傳輸過程中CMOS傳感器是每個像素都有放大器,其放大效果保持均衡很困難,因而最後整合會產生噪聲。而且在靈敏度、分辨率、噪聲控製等方麵都遜色於CCD。
針對CMOSchuanganqixingnengdebuzuzhichu,yejiezhengzaitongguobuduandejishugexinjiayigaishan,qizhongzuizhuyaodejishutupodianzaiyu,dizhaodutiaojianxiadechengxiangxingnengtishenghejiangdituxiangzhongdezaoshengxinhao。
以提升低照度性能而言,業界提出了微透鏡(MicroLens)陣列技術,讓更多的光能導入到CMOS傳感器的每個像素(光電二極管)上,從而增加感應的亮度,不過微透鏡技術已屬微機電係統(MEMS)的層次,而非原有的單純半導體電路層次,所以挑戰難度的增加自是不難想像。
對於降低圖像中的噪聲信號,一種做法是對原有半導體製程進行改進,在CMOS電路的矽表麵上摻入雜質,以此形成一個針紮層(PinningLayer),此結構可將光吸收到矽晶片的內部,進而降低(光電二極管)表麵的噪聲,此種作法也稱為針紮光電二極管(PinnedPhotodiode)。目前此種作法確實改善了噪聲問題,使圖像品質提升,不過現階段此種製程也會增加晶片的製造成本。
隨著技術的發展,CMOS傳感器的性能正在得到快速提升。此外,盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優於CMOS傳感器,但如果不考慮尺寸限製,CMOS傳感器在成品率上的優勢可以有效克服大尺寸感光原件製造的困難,這樣CMOS傳感器在更高分辨率下將更有優勢。另外,CMOS傳感器響應速度比CCD快,因此更適合高清監控的大數據量特點。從市場方麵來看,CCD的傳統生產廠商SONY已經開始把重心移向了CMOS傳感器,不但研發出了ClearVidCMOS技術,推出了Exmor係列的高清CMOS產品,在其生產的高清網絡攝像機中更是幾乎清一色地采用了CMOS傳感器,這也許可以看作是CMOS傳感器的一個階段性勝利。安防行業使用CMOS多於CCD已經成為不爭的事實,隨著CMOS圖像傳感器獲取更多的成像市場份額,CMOS技術一定會有更大的發展動力和更多創新,以順應市場未來的發展趨勢和要求。

高(gao)清(qing)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)作(zuo)為(wei)攝(she)像(xiang)機(ji)等(deng)高(gao)清(qing)圖(tu)像(xiang)抓(zhua)取(qu)設(she)備(bei)的(de)核(he)心(xin)部(bu)件(jian),決(jue)定(ding)著(zhe)圖(tu)像(xiang)質(zhi)量(liang)。被(bei)攝(she)物(wu)體(ti)的(de)圖(tu)像(xiang)經(jing)過(guo)鏡(jing)頭(tou)聚(ju)焦(jiao)至(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)芯(xin)片(pian)上(shang),圖(tu)傳(chuan)傳(chuan)感(gan)器(qi)根(gen)據(ju)光(guang)的(de)強(qiang)弱(ruo)進(jin)行(xing)處(chu)理(li),形(xing)成(cheng)視(shi)頻(pin)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)。CCD和CMOS是當前被普遍采用兩種圖像傳感器,兩者都利用感光二極管(photodiode)進(jin)行(xing)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan),將(jiang)圖(tu)像(xiang)轉(zhuan)換(huan)為(wei)數(shu)字(zi)數(shu)據(ju),而(er)其(qi)主(zhu)要(yao)差(cha)異(yi)是(shi)數(shu)字(zi)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)的(de)方(fang)式(shi)不(bu)同(tong)。以(yi)性(xing)能(neng)來(lai)區(qu)分(fen),他(ta)們(men)基(ji)本(ben)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)靈(ling)敏(min)度(du),噪(zao)點(dian)處(chu)理(li)以(yi)及(ji)功(gong)耗(hao)等(deng)方(fang)麵(mian)。在(zai)相(xiang)同(tong)大(da)小(xiao)麵(mian)積(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)對(dui)比(bi)中(zhong),CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此,我們在市麵常見的低照度標清攝像機基本都以CCD技術作為自己的傳感設備。標清時代,CCD無疑比CMOS更受青睞。
CCD製造工藝複雜,隻掌握在少數廠家手中,導致其製造成本居高不下,CCD尺寸每增大一點,成本就呈幾何數增長,因此如果監控要走高清化,CCD顯然發展前景有限。而CMOS最大特點在於其成本低、功耗低。在獲得相同像素數的情況下,價格更低,具有很高性價比可以不斷朝更高像素、更高分辨率發展,而高清監控對成本是非常敏感的,也因此市麵上大部分高清攝像機都采用CMOS。
要做到高清,還需要在寬動態、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數字降噪、色彩調整、光線補償等多方麵技術協作。隻有在這些綜合性能都能夠得到很好體現,並且彼此能夠相互協調情況下,才可以說是高清的真正實現。CMOS與其他圖像處理技術的結合要遠遠超過CCD,動態範圍更高,響應速度也更快,更適合高清監控的大數據量特點。此外,隨著技術的發展,CMOS的靈敏度也得到極大改善,在效果上,如今一些CMOS傳感器與CCD已經不相上下。
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