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CMOS芯片产品应用范围正不断扩大

2013-12-02 15:59
黯影冰风
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  目前数码技术、半导体制造技术以及网络的高速发展,数码产品的市场以惊人的速度在增长,组成视讯、影音产品的关键零部件——图像传感器(Sensor)就成为当前以及未来业界重点关注的对象。图像传感器主要有CCD和CMOS两种芯片,而在我们目前的高清安防视频监控领域,CMOS芯片产品已经被大量应用至各式各样的产品。

  图像传感器的发展及应用

  眼睛是人的视觉图像来源,而图像传感器就是视频采集设备的图像接受装置。图像传感器按形态分类一般有两类:线型图像传感器、面型图像传感器。线型图像传感器多用在扫描仪、复印机、传真机等设备中。而面型图像传感器则广泛的应用在我们熟知的安防监控摄像机、手机摄像头、汽车倒车影像摄像机、平板电脑等产品中。

  刚刚我们说到,图像传感器有CCD与CMOS芯片两种。早期,我们通常认为图像画质优秀的设备都采用CCD传感器,而低成本产品则使用CMOS传感器。但是新的CMOS芯片技术已经克服了早期CMOS传感器的技术弱点,传感器的设计上相比老产品提升了低照性能、曝光模式等。拿目前流行的背照式CMOS传感器来说,在传统的CMOS图像传感器中,感光二极管位于电路晶体管后方,光线会通过微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管,那么进光量就会因遮挡而受到影响。背照式CMOS传感器在图像传感器原件内部的结构上做了优化,它将感光层的原件调转方向,让光线从图像传感器比传统CMOS传感器在感光灵敏度上有质的飞跃,在低照度环境下,采用背照式CMOS传感器的高清摄像机在聚焦能力、图像画质表现、图像噪点控制等方面有了极大的性能提升。

  背照式CMOS图像传感器除了优秀的低照等性能外,还具有更好的高感光控噪性能。也就是说在ISO提高之后,再配合现金的3DDNR技术,噪点会比CCD少得多。这在低照环境下的图像采集有很大优势,高帧率性能更好。背照式CMOS传感器往往都是高速芯片,众多芯片均支持全高清画质每秒60帧或更高帧率的图像输出,而在这方面CCD传感器比较吃力。支持1080P格式的CCD传感器造价高昂。背照式CMOS传感器像素可以再高些。虽说无论是背照CMOS或是CCD,都可以提高有效像素。但是背照式CMOS的构造决定了传感器面积不变的情况下,可以将有效像素进一步提高,画质也能够保持得比较好。相比之下CCD盲目提高像素的话,画质就会很差,而且随着像素提高,芯片尺寸也在变大造成成本几何倍数上升。

  CCD传感器制造工艺较复杂,采用CCD传感器的摄像机价格都会相对比较高。事实上经过技术改造,目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。而且CMOS芯片的制造成本和功耗都要远低于CCD,所以很多高清摄像机厂家采用CMOS图像传感器。成像方面:在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品目前画面通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光模式由于大多使用RollingShutter模式造成高速运动物体传感器在捕捉时存在畸变的问题,CMOS的成像质量和CCD传感器在画质要求较为严格的场景中还是有一定距离的。但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在日益迅速发展的高清摄像机市场中还是得到了广泛的应用。

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