CMOS圖像傳感器簡議-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯CMOS圖像傳感器簡議-基礎(chǔ)電子數(shù)碼相機和可拍照式便攜設(shè)備的興起，使得CMOS圖像傳感器這個名詞進入大眾的視野，而這種產(chǎn)品也成為了半導體產(chǎn)品中增長快的一種。其實，在幾年前，CMOS傳感器還沒有今天這樣耀眼的地位，那時的它還只能仰望強大的對手CCD傳感器。但是，僅僅是幾年的功夫，它就可以同CCD分庭抗禮了。

和CCD的對比CCD（chargecoupledevice）的學名叫電荷耦合器件，是一種利用了半導體的光電效應(yīng)轉(zhuǎn)化光信號的陣列器件。在CCD中，每個單元感受到的光信號經(jīng)過傳遞匯總后再統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成電信號。它的圖像失真度較低，一直是高端影像產(chǎn)品的。但是，CCD也有自己的缺點，因為信號是在單元中依次傳遞的，就需要外部準確的時鐘發(fā)生器和驅(qū)動電路相配合，結(jié)果造成產(chǎn)品體積和功耗的增大。CMOS的基本感光原理與CCD相同，不過其制作工藝和結(jié)構(gòu)與CCD大不相同。CMOS的名稱它的制造工藝，這是一種半導體工業(yè)的通用工藝，因而可以在同一基片上集成時序、控制和信號處理電路，極大地降低了成本。在CMOS傳感器中，每個單元感應(yīng)到的光信號都可由鄰近的放大器及ADC直接傳送到內(nèi)存中。不過，漏電流是它的一個天生缺陷，由此導致的圖像質(zhì)量下降是其多年一直面臨的巨大挑戰(zhàn)。在相當一段時間內(nèi)，兩者就成為了和通用的代表。不過，事無，隨著CMOS工藝的進步，兩者之間的距離正在逐步縮短。因為CMOS工藝一直在前進，漏電流的問題也在逐步得到改善，而其低功耗的傳統(tǒng)也得到了繼承。型CMOS產(chǎn)品，譬如Micron的CMOS圖像傳感器，其像素分辨率已經(jīng)達到了驚人的1000萬像素，這種質(zhì)的變化使CMOS傳感器的觸角已經(jīng)開始進入CCD所占據(jù)的傳統(tǒng)領(lǐng)域。

市場的要求市場對圖像傳感器有什么要求呢？其實與對其他半導體產(chǎn)品的要求一樣，就是多功能集成、低價格，當然還有性能。不過，這三者之間要達成一種平衡，對于集成度和成本的要求是廠家為關(guān)注的。從上文就可以看到，CMOS圖像傳感器接近這兩項要求。CMOS工藝適合于生產(chǎn)數(shù)字芯片，這就給圖像傳感器集成DSP帶來了天然的便利條件，再加上原本就在一起的ADC，一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)就成型了。舉一個例子，Micron的MT9V131就是一個典型的例子，它是一個1/4英寸VGACMOS圖像傳感器，集成了一個可編程處理器和10位ADC，數(shù)據(jù)速率為1200～1350mpix/s，動態(tài)范圍可達60dB。類似的產(chǎn)品還有OmniVision的OV7141-C01A，Avago的ADCC-3960等。也正是因為這些產(chǎn)品的出現(xiàn)，促使了CMOS圖像傳感器得到了更廣泛的應(yīng)用。

開拓新興市場醫(yī)療和消費以經(jīng)不能算是新興市場了，因為它們已經(jīng)發(fā)展的相當成熟了。這里要說的是安全產(chǎn)品市場。這個市場初的重點在于電纜、模擬輸出和閉路電視系統(tǒng)上面，當這一切發(fā)展到無以發(fā)展的時候，人們又將注意力投入到基礎(chǔ)的攝像設(shè)備上。因為CMOS傳感器的圖像質(zhì)量得到了前所未有的提高，而在功耗和成本方面仍具有優(yōu)勢，這就使得它們能夠快速的進駐這個熱點市場。而且，DVR技術(shù)的興起，也使得CMOS傳感器的優(yōu)勢明顯化，因為它能高效的同數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合在一起。家用安全產(chǎn)品市場在整個大市場中發(fā)展的快。得益與家庭網(wǎng)絡(luò)（DSL、有線電視等）的發(fā)展，用戶已經(jīng)不需要考慮布線的因素，他們需要的只是功能強大的攝像前端設(shè)備。以Micron的MT9V135為例，這個1/4英寸的VGACMOS圖像傳感器能通過電視、計算機顯示器或現(xiàn)成系統(tǒng)中組裝的接收器傳送NTSC或PAL格式的數(shù)字或模擬輸出，這就為家庭用戶省去了一筆布線的費用。工業(yè)安全市場的要求和家用有些區(qū)別，對寬泛動態(tài)范圍的要求成為了要素。因為安全攝像頭往往工作在不受控制的光照條件下，所以它們要能在捕獲低光度的同時又捕獲直接光線。100dB或更高指標的CMOS圖像傳感器已經(jīng)出現(xiàn)了，像是Micron的MT9V032和美國國家半導體的LM9618等一批產(chǎn)品都屬此類。可以說，在這個市場上，CMOS圖像傳感器的優(yōu)點得到了充分的發(fā)揮。

結(jié)語CMOS圖像傳感器的發(fā)展是迅猛的，CCD器件12年取得的進展，CMOS產(chǎn)品只用了3年就達到了。如果以這個速度來