隨著超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展，cmos圖像傳感器顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢。cmos圖像傳感器可在單芯片內(nèi)集成時序和控制電路、a/d轉(zhuǎn)換、信號處理等功能。本文簡單介紹了cmos圖像傳感器的背景，分析了cmos圖像傳感器和 ccd 圖像傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，綜述了目前cmos圖像傳感器的研究進(jìn)展。 [[h)4H{T  
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一、前言 5KE%@,k k  

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自 60 年代末期美國貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出固態(tài)成像器件和一維ccd 模型器件以來，ccd在圖像傳感、信號處理、數(shù)字存儲等方面發(fā)展迅速。隨著ccd器件的廣泛應(yīng)用，其缺點(diǎn)逐漸顯露出來。為此，人們又開發(fā)了另外幾種固態(tài)圖像傳感器，其中最有發(fā)展?jié)摿Φ氖遣捎脴?biāo)準(zhǔn)cmos制造工藝制造的cmos圖像傳感器。| q- (NZno  
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實(shí)際上早在70 年代初，國外就已經(jīng)開發(fā)出cmos 圖像傳感器，但成像質(zhì)量不如ccd，因而一直無法與之相抗衡。90年代初期，隨著超大規(guī)模集成技術(shù)的飛速發(fā)展，cmos 圖像傳感器可在單芯片內(nèi)集成a/d轉(zhuǎn)換、信號處理、自動增益控制、精密放大和存儲等功能，大大減小了系統(tǒng)復(fù)雜性，降低了成本，因而顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。此外，它還具有低功耗、單電源、低工作電壓(3v～5v)、成品率高，可對局部像元隨機(jī)訪問等突出優(yōu)點(diǎn)。因此，cmos圖像傳感器重新成為研究、開發(fā)的熱點(diǎn)，發(fā)展極其迅猛，目前已占據(jù)低、中分辨領(lǐng)域�，F(xiàn)在，cmos圖像傳感器的一些參數(shù)性能指標(biāo)已達(dá)到或超過 NP'Ke:  
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二、ccd 與 cmos 的比較 oh0|2I
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1、成像過程                  E(kpK5h{  
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ccd 和 cmos 使用相同的光敏材料，因而受光后產(chǎn)生電子的基本原理相同，但是讀取過程不同：ccd 是在同步信號和時鐘信號的配合下以幀或行的方式轉(zhuǎn)移，整個電路非常復(fù)雜，讀出速率慢；cmos 則以類似 dram的方式讀出信號，電路簡單，讀出速率高。 DN':-PK  
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2、集成度 8:?Q(M7  
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采用特殊技術(shù)的ccd讀出電路比較復(fù)雜，很難將a/d轉(zhuǎn)換、信號處理、自動增益控制、精密放大和存儲功能集成到一塊芯片上，一般需要 3～8 個芯片組合實(shí)現(xiàn)，同時還需要一個多通道非標(biāo)準(zhǔn)供電電壓。借助于大規(guī)模集成制造工藝，cmos圖像傳感器能非常容易地把上述功能集成到單一芯片上，多數(shù)cmos圖像傳感器同時具有模擬和數(shù)字輸出信號。 #r)1<}_e#  
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3、電源、功耗和體積                  $1zeY6O  
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ccd 需多種電源供電，功耗較大，體積也比較大。cmos 只需一個單電源(3v~5 v)供電，其功耗相當(dāng)于 ccd 的1/10，高度集成cmos 芯片可以做的相當(dāng)小。 =z1o}ga=EA  
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4、性能指標(biāo) }9udo,RWu  
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ccd 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而 cmos 正處于蓬勃發(fā)展時期，雖然目前高端cmos圖像質(zhì)量暫時不如ccd，但有些指標(biāo)（如傳輸速率等方面）已超過ccd。由于cmos具有諸多優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用cmos圖像傳感器開發(fā)出眾多產(chǎn)品。本文主要介紹已商品化的cmos圖像傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀以及最新發(fā)展動態(tài)，希望對下游產(chǎn)品的開發(fā)有所幫助。 " IkF/  
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三、cmos的商業(yè)化產(chǎn)品 2vdQ&H4  
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cmos圖像傳感器的迅速發(fā)展并商業(yè)化得益于成熟的cmos工藝，目前國外諸多公司和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出不同光學(xué)格式、多種類型的cmos圖像傳感器，并將其應(yīng)用于光譜學(xué)、x射線檢測、天文學(xué)（觀測研究）、空間探測、國防、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等不同的領(lǐng)域。            iSz@E&[X  
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1997年成立的美國foveon公司于2003年推出了產(chǎn)品代號分別為f7x3-c9110、f19x3-a50的全色cmos圖像傳感器。f7x3-c9110的有效像素為2268 × 1512，具有像素可變、超低功耗（50mw）、低噪聲、抗模糊等特點(diǎn)。該傳感器已被用在日本sigma sd10單反數(shù)碼相機(jī)上，該相機(jī)在低照度條件下積分時間可達(dá)30s。f19x3-a50除具有上述特點(diǎn)外，片上還具有高達(dá)40mhz的12位a/d轉(zhuǎn)換器和集成數(shù)字處理器。由于采用獨(dú)特的x3技術(shù)，該cmos圖像傳感器感光陣列可在一個像元位置同時獲得紅、綠、藍(lán)三種顏色信號。配置了這款圖像傳感器的數(shù)碼產(chǎn)品主要面向?qū)�業(yè)攝影師、業(yè)余攝影愛好者等消費(fèi)群體。據(jù)報道，美國foveon和國家半導(dǎo)體公司合作，采用0.18μmcmos工藝首次開發(fā)成功了1600萬像素（4096×4096）cmos圖像傳感器，這是迄今為止全球集成度最高的cmos圖像傳感器，像元尺寸為5mm×5mm，芯片尺寸為22mm×22mm。                 Am%a4{b  
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美國silicon video（svi）公司主要面向高清晰度數(shù)字電視、高清晰度數(shù)字電影及廣播等領(lǐng)域，該公司于2003年6月收購photon vision systems (pvs) 公司后，使用pvs獨(dú)特的有源列傳感專利技術(shù)（acs）已制造出lis-1024、elis-1024及slis-2048線陣cmos圖像傳感器和具有低暗電流、高靈敏度和掃描速度的3840×2192像素面陣單片cmos成像系統(tǒng)。有源列傳感專利技術(shù)（acs）可降低放大器固定圖案噪聲，增加填充系數(shù)，提高靈敏度和動態(tài)范圍及提高掃描速度。slis-2048線陣cmos圖像傳感器靈敏度為5μv/e，掃描頻率為60mhz，填充系數(shù)>99，動態(tài)范圍為63 db。目前該公司正在開發(fā)用于便攜設(shè)備的超低功耗rplis-2048線陣cmos圖像傳感器。 <C"N X  
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美國micro公司推出像素分別為252×288、640×480、382×288和1280×1024的面陣光敏二極管圖像傳感器，其中像素為1280×1024的mt9m413的讀出速率達(dá)660mb/s，可用于高級機(jī)器視覺系統(tǒng)及高速成像系統(tǒng)。如果以1280×128面陣的形式傳輸數(shù)據(jù)，則最高讀出速率可達(dá)4,000fps。 p