CMOS成像技術讓照相功能大顯身手

互補型金屬氧化物半導體(CMOS)成像技術已經(jīng)成為眾多新興攝像頭應用的首選。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。二十世紀九十年代中期，因美國航空航天局噴氣動力實驗室發(fā)明了有源像素體系結構，CMOS技術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，正引領業(yè)界朝著新的發(fā)展方向邁進。CCD技術無法在廣泛的成像應用領域競爭，我們可能會看到，它將向越來越專業(yè)化的方向發(fā)展，為諸如DSLR等專業(yè)領域服務，最終走上Betamax錄像帶和vinyl LP錄像的道路。

CMOS傳感器的優(yōu)勢

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手機或數(shù)碼相機的電池使用壽命。

b．標準的半導體制造平臺
CMOS圖像傳感器是在標準DRAM裸片上生產(chǎn)的，具有成本合理、生產(chǎn)便利的特點。另外，DRAM制造工藝本身具有降低泄漏電流的特點，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圖像傳感器在一個裸片中集成了多項攝像頭功能，降低了芯片數(shù)量，提高了可靠性，簡化了小型化過程，并且降低了總成本。

d．運行速度快
CMOS的有源像素技術可以驅(qū)動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)動高速信號進行芯片傳輸。這兩項特性為機器視覺和運動分析應用提供了巨大優(yōu)勢。

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、運動探測或目標跟蹤的應用提供更大的靈活性。靈活的尋址特性與高速CMOS相結合為設計人員改善自動對焦和自動曝光提供了眾多選擇。

f．供應穩(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、準備時間、產(chǎn)能和預期優(yōu)勢。

g．可更快推向市場
CMOS圖像傳感器結構簡單，進行應用設計時，方便快捷，能夠?qū)⒆罱K產(chǎn)品快速推向市場，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，制造時既可以作為獨立組件，也可與數(shù)字圖像流處理器相結合，建立完整的芯片攝像頭系統(tǒng)(SOC)解決方案。SOC可執(zhí)行一系列復雜的處理功能，其中包括色彩還原、色彩修正、銳化及自動曝光。集成式SOC進一步簡化了應用設計，降低了芯片數(shù)量，使設計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備以及筆記本電腦等高質(zhì)量消費產(chǎn)品，以及智能汽車市場和監(jiān)控/安全市場都具有很大的需求，直到如今，使用傳統(tǒng)的CCD成像技術無法輕松滿足這些需求。

移動電話：CMOS的最忠實擁護者

為手機設計的攝像頭從入門級設計到功能豐富的多媒體設備種類繁多。預計到2008年，全球售出的新攝像頭手機中有超過75%至少配有一個攝像頭，有超過5%具有兩個攝像頭。截止2007年底，手機的年銷售額達10億部，用戶安裝數(shù)量超過10億部。

攝像頭手機正在成為消費攝影領域中的新角色。通常消費者不會隨身攜帶數(shù)碼相機，但是會隨身攜帶具有攝像頭的手機，隨行隨拍。攝像頭手機能夠讓用戶隨時記錄并分享生活中容易錯過的美好瞬間。

目前VGA(640×480像素)和130萬像素(1280×960像素)仍是攝像手機中的主流分辨率，這樣的打印質(zhì)量無法滿足消費者的期望。目前業(yè)界正趨向于為手機設計200萬像素(1600×1200像素)和300萬像素(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，攝像頭大小對于手機市場也非常重要。四分之一英寸或更小的袖珍光學格式是如今主流手持設備的關鍵設計要求。最新像素技術已能夠?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格式實現(xiàn)300萬像素分辨率。

解決圖像質(zhì)量和尺寸問題后，功耗成為手機市場的另一個主要障礙。CMOS的設計具有更低的耗電量，可以為設計人員提供更長的電池壽命，或者為更小的手持設備提供體積更小的電池。