CMOS成像技術(shù)讓照相功能大顯身手

互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像技術(shù)已經(jīng)成為眾多新興攝像頭應(yīng)用的首選。數(shù)字成像隨著1969年電荷耦合器件(CCD)的發(fā)明而誕生，但在此后的30年間，它一直未能成為主流的圖像采集技術(shù)。二十世紀(jì)九十年代中期，因美國(guó)航空航天局噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了有源像素體系結(jié)構(gòu)，CMOS技術(shù)才在取景方面得到飛速方展，CMOS傳感器業(yè)已穩(wěn)步立足市場(chǎng)，正引領(lǐng)業(yè)界朝著新的發(fā)展方向邁進(jìn)。CCD技術(shù)無(wú)法在廣泛的成像應(yīng)用領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，我們可能會(huì)看到，它將向越來(lái)越專業(yè)化的方向發(fā)展，為諸如DSLR等專業(yè)領(lǐng)域服務(wù)，最終走上Betamax錄像帶和vinyl LP錄像的道路。

CMOS傳感器的優(yōu)勢(shì)

a．低功耗
有源像素CMOS傳感器的功耗只有20到50毫瓦。這樣低的功耗能夠大幅延長(zhǎng)手機(jī)或數(shù)碼相機(jī)的電池使用壽命。

b．標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造平臺(tái)
CMOS圖像傳感器是在標(biāo)準(zhǔn)DRAM裸片上生產(chǎn)的，具有成本合理、生產(chǎn)便利的特點(diǎn)。另外，DRAM制造工藝本身具有降低泄漏電流的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低噪聲工作，獲得清晰、銳利的圖像質(zhì)量。

c．更小的電路板體積

CMOS圖像傳感器在一個(gè)裸片中集成了多項(xiàng)攝像頭功能，降低了芯片數(shù)量，提高了可靠性，簡(jiǎn)化了小型化過(guò)程，并且降低了總成本。

d．運(yùn)行速度快
CMOS的有源像素技術(shù)可以驅(qū)動(dòng)圖像陣列的列總線高速傳輸，其芯片附帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)可以更容易地驅(qū)動(dòng)高速信號(hào)進(jìn)行芯片傳輸。這兩項(xiàng)特性為機(jī)器視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)分析應(yīng)用提供了巨大優(yōu)勢(shì)。

e．更大的靈活性
CMOS裝置的行列尋址功能與基本DRAM相似，能夠提供關(guān)注窗口度數(shù)，并且支持芯片電子搖攝、傾斜和變焦。這些功能可以為需要圖像壓縮、運(yùn)動(dòng)探測(cè)或目標(biāo)跟蹤的應(yīng)用提供更大的靈活性。靈活的尋址特性與高速CMOS相結(jié)合為設(shè)計(jì)人員改善自動(dòng)對(duì)焦和自動(dòng)曝光提供了眾多選擇。

f．供應(yīng)穩(wěn)定
CMOS產(chǎn)品采用基于DRAM的制造工藝，能夠提供足夠的產(chǎn)量、準(zhǔn)備時(shí)間、產(chǎn)能和預(yù)期優(yōu)勢(shì)。

g．可更快推向市場(chǎng)
CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，方便快捷，能夠?qū)⒆罱K產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)，并立刻產(chǎn)生效益。

h．芯片集成了組件或完整的攝像頭系統(tǒng)
CMOS傳感器靈活性強(qiáng)，制造時(shí)既可以作為獨(dú)立組件，也可與數(shù)字圖像流處理器相結(jié)合，建立完整的芯片攝像頭系統(tǒng)(SOC)解決方案。SOC可執(zhí)行一系列復(fù)雜的處理功能，其中包括色彩還原、色彩修正、銳化及自動(dòng)曝光。集成式SOC進(jìn)一步簡(jiǎn)化了應(yīng)用設(shè)計(jì)，降低了芯片數(shù)量，使設(shè)計(jì)人員能夠最大程度利用電路板空間。

諸如智能電話和手持設(shè)備以及筆記本電腦等高質(zhì)量消費(fèi)產(chǎn)品，以及智能汽車市場(chǎng)和監(jiān)控/安全市場(chǎng)都具有很大的需求，直到如今，使用傳統(tǒng)的CCD成像技術(shù)無(wú)法輕松滿足這些需求。

移動(dòng)電話：CMOS的最忠實(shí)擁護(hù)者

為手機(jī)設(shè)計(jì)的攝像頭從入門級(jí)設(shè)計(jì)到功能豐富的多媒體設(shè)備種類繁多。預(yù)計(jì)到2008年，全球售出的新攝像頭手機(jī)中有超過(guò)75%至少配有一個(gè)攝像頭，有超過(guò)5%具有兩個(gè)攝像頭。截止2007年底，手機(jī)的年銷售額達(dá)10億部，用戶安裝數(shù)量超過(guò)10億部。

攝像頭手機(jī)正在成為消費(fèi)攝影領(lǐng)域中的新角色。通常消費(fèi)者不會(huì)隨身攜帶數(shù)碼相機(jī)，但是會(huì)隨身攜帶具有攝像頭的手機(jī)，隨行隨拍。攝像頭手機(jī)能夠讓用戶隨時(shí)記錄并分享生活中容易錯(cuò)過(guò)的美好瞬間。

目前VGA(640×480像素)和130萬(wàn)像素(1280×960像素)仍是攝像手機(jī)中的主流分辨率，這樣的打印質(zhì)量無(wú)法滿足消費(fèi)者的期望。目前業(yè)界正趨向于為手機(jī)設(shè)計(jì)200萬(wàn)像素(1600×1200像素)和300萬(wàn)像素(2048×1536像素)圖像傳感器，讓用戶能夠在4×6英寸格式到8.5×11英寸格式下打印清晰銳利的圖片。

除了分辨率和圖像傳感器質(zhì)量外，攝像頭大小對(duì)于手機(jī)市場(chǎng)也非常重要。四分之一英寸或更小的袖珍光學(xué)格式是如今主流手持設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要求。最新像素技術(shù)已能夠?qū)崿F(xiàn)1.75微米像素，并能在保持優(yōu)異畫質(zhì)情況下使用8x8mm格式實(shí)現(xiàn)300萬(wàn)像素分辨率。

解決圖像質(zhì)量和尺寸問(wèn)題后，功耗成為手機(jī)市場(chǎng)的另一個(gè)主要障礙。CMOS的設(shè)計(jì)具有更低的耗電量，可以為設(shè)計(jì)人員提供更長(zhǎng)的電池壽命，或者為更小的手持設(shè)備提供體積更小的電池。