圖像傳感器產(chǎn)品簡介

更新時間：2024-02-01

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圖像傳感器，是一種將光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電子信號的設(shè)備，廣泛應(yīng)用在數(shù)碼相機和其他電子光學(xué)設(shè)備中。早期的圖像傳感器采用模擬信號，如攝像管（video camera tube）。如今，圖像傳感器主要分為感光耦合器件（charge-coupled device, CCD）和互補式金屬氧化物半導(dǎo)體有源像素傳感器（CMOS Active pixel sensor）兩種。

CMOS與CCD的對比[編輯]

Canon公司的CMOS圖像傳感器如今，大多數(shù)數(shù)碼相機采用了CMOS圖像傳感器。這兩種類型的圖像傳感器都能夠完成選取影像、轉(zhuǎn)換電子信號的任務(wù)。

CCD圖像傳感器是一個基于模擬信號的設(shè)備。當(dāng)光投射到其表面時，將有信號電荷產(chǎn)生。電荷信號可以轉(zhuǎn)換成電壓，并按時序?qū)D像信息輸出。數(shù)碼相機主板上的其他電路將把這信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便微處理器進行處理。[1]

而CMOS圖像傳感器是一類利用CMOS半導(dǎo)體的有源像素傳感器。每個光電傳感器附近都有相應(yīng)的電路直接將光能量轉(zhuǎn)換成電壓信號。與CCD不同的是，它并不涉及信號電荷。在主板上可能也需要模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將它的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。[1]

上述兩種影像傳感技術(shù)，在影像品質(zhì)上并沒有太大的優(yōu)劣之分。CCD傳感器在接收強光照射時，對于“縱向涂片"（vertical smear）效應(yīng)過于敏感，導(dǎo)致信號過載；CCD則通過技術(shù)手段緩解了這一問題。不過，CMOS傳感器則會因為果凍效應(yīng)（rolling shutter）產(chǎn)生一些不必要的效應(yīng)。[2]

同等條件下，CMOS圖像傳感器所用的器件數(shù)相對更少，從而功耗較低，數(shù)據(jù)吞吐速度也比CCD更高。由于數(shù)碼相機CMOS圖像傳感器可以直接制作在主板電路上，因此它的信號傳輸距離較CCD短，電容、電感和寄生延遲降低。另外，資料輸出采用X-Y尋址方式，速度更快。CCD的數(shù)據(jù)輸出速率一般不超過每秒70百萬像素，而CMOS則可以達到每秒100百萬像素。[2]然而，CCD圖像傳感器在工藝、制造方面更加成熟，因此在市場上與CMOS圖像傳感器并駕齊驅(qū)。[3][4]此外，CMOS的制造成本比CCD傳感器低。

有一種混合CCD/CMOS架構(gòu)，由CMOS資料輸出集成數(shù)字電路與一片CCD圖像傳感襯底接合在一起。這項技術(shù)是為紅外線觀察而發(fā)展，現(xiàn)在轉(zhuǎn)而用于基于硅的探測器技術(shù)。[5]另外一個途徑是采用非常精細的CMOS技術(shù)來實現(xiàn)將CCD以CMOS的結(jié)構(gòu)安裝。通過在單獨的多晶硅（poly-silicon）柵極之間安置非常小的間隙，這項技術(shù)有望實現(xiàn)。上述的混合傳感器尚處于研究階段，可以推動CCD和CMOS兩種不同技術(shù)的共同發(fā)展。

但是由于CMOS成像技術(shù)不斷提升，消費型數(shù)字相機以及數(shù)字中片幅產(chǎn)品都廣泛采用CMOS，使CCD在市場的占有率于2010年代起不斷下降，穩(wěn)執(zhí)CCD牛耳的索尼更宣布于2017年停產(chǎn)CCD，目前的消費電子產(chǎn)品市場上已經(jīng)沒有了CCD的蹤影。