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  • 解析圖像傳感器技術(shù)的特點(diǎn)

    作者:肖季春 來源:遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院 時(shí)間:2012-05-07 11:31 閱讀:2732 [投稿]
    在圖像傳感器類別中,CCD是應(yīng)用在攝影攝像方面的高端技術(shù)元件,CMOS則應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中,它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本較CCD更低,功耗也低得多,這也是市場上很多采用USB接口的產(chǎn)品無須外接電源且價(jià)格便宜的原因。 ..

    各公司在CCD產(chǎn)品方面的優(yōu)勢飛利普公司具有業(yè)界最大尺寸的CCD傳感器, 在數(shù)碼相機(jī)的應(yīng)用中,其35mm尺寸的CCD已經(jīng)應(yīng)用在“Contax”的數(shù)碼相機(jī)中,成為專業(yè)數(shù)碼相機(jī)的代言人。其次該公司還具有獨(dú)特的“Frame-Transfer CCD”(面掃描)技術(shù),該產(chǎn)品在應(yīng)用中,可實(shí)現(xiàn)每秒30-60幅的速率。這是真正視頻信號的速度。 

    柯達(dá)的CCD采用了廣受好評的ITO CCD(氧化銦錫)技術(shù),而不是傳統(tǒng)的聚硅化合物。其特點(diǎn)是敏銳度更高,般CCD感應(yīng)較弱的藍(lán)光以及抗雜訊干擾方面有突破性的改善,其對藍(lán)光感應(yīng)能力提高了2.5倍,同時(shí)大幅降低了雜訊干擾,使影像更強(qiáng)銳利、色彩更加準(zhǔn)確,透光性比一般CCD提高了20%,對于一為專業(yè)數(shù)碼攝影提供了高解析度、銳利度的影像。 

    傳統(tǒng)CCD使用的是矩形的感光單元,而富士公司2年前研制的“SuperCCD(超級蜂窩結(jié)構(gòu))使用的是八邊形的感光單元,使用了蜂巢的八邊形結(jié)構(gòu),因此其感光單元面積要 

    高于傳統(tǒng)CCD。這樣會獲得三個(gè)好處,一是可以提高CCD的感光度,二是提高動態(tài)范圍,三是提高了信噪比。這三個(gè)優(yōu)點(diǎn)加上SuperCCD更高的生成像素,成為富士公司在數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品上的最大賣點(diǎn)。 

    CMOS圖像傳感器 

    CMOS圖像傳感器于80年代發(fā)明以來,由于當(dāng)時(shí)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(shí)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) 、PC Camera、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。 

    與CCD相比,CMOS具有體積小,耗電量不到CCD的十分之一,售價(jià)也比CCD便宜三分之一的優(yōu)點(diǎn)。與CCD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(shí), 全球晶圓廠的CMOS生產(chǎn)線較多,日后量產(chǎn)時(shí)也有利于成本的降低。 

    另外,CMOS傳感器的最大優(yōu)勢,是它具有高度系統(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(shí)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(Back-end Chip)、快閃記憶體(Flash RAM)等也可整合成單晶片(SYSTEM-ON-CHIP),以達(dá)到降低整機(jī)生產(chǎn)成本的目的。 

    正因?yàn)榇,目前投入研發(fā)、生產(chǎn)的廠商較多,美國有30多家,歐洲7家,日本約8家,韓國1家,臺灣有8家。而居全球翹楚地位的廠商是Agilent(HP),其市場占有率51%、ST(VLSI Vision)占16%、OmniVision占13%、現(xiàn)代占8%、Photobit約占5%,這五家合計(jì)市占率達(dá)93%。 

    在快速發(fā)展的手機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中,以CMOS圖像傳感器為主的攝相模塊將占領(lǐng)80%以上的應(yīng)用市場。在業(yè)界,與CCD傳感器不同的另一點(diǎn)是CMOS目前占據(jù)市場主要地位的是北美廠商,前三大廠商為Agilent、OmniVision和Photobit。因此圖像傳感器業(yè)界的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)競爭,實(shí)質(zhì)上是日本和北美爭霸的局面。 

    從產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢看,無論是CCD還是CMOS,其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?yàn)橄袼卮髣t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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