概述

图像传感器作为将从镜头摄入的光线转换成电流信号“电子眼”,在我们的日常生活与社会各个角落得到了广泛应用。除了将人眼所见的光景转换成图像数据的数码相机等的成像用途之外,近年来,图像传感器还被用于感知用途用以获取和识别人眼不可见的各种信息,例如制造现场使用的特殊相机(UV:紫外线,IR:红外线、偏振光等)等,应用场景越来越广泛。

图像传感器就相当于胶片相机的胶片或人眼的视网膜,其性能对拍摄照片的画质、感知精度有很大影响。

技术说明

传感器的种类:CCD图像传感器与CMOS图像传感器

图像传感器的结构一般分为两种,即“CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合元件)”和“CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)”。CMOS图像传感器相比CCD图像传感器,具有高速、低功耗的优点,因此,目前在智能手机、数码相机等众多领域,CMOS图像传感器成为了主流。

索尼半导体解决方案株式会社(以下称SSS)在2004年转变了方针,将事业重点从当时市场份额最大的CCD图像传感器转向起步较晚的CMOS图像传感器。我们凭借多年来在CCD图像传感器开发中获得的技术经验,同时将资源集中于CMOS图像传感器的开发与生产,我增加了我的存在感。

CCD图像传感器与CMOS图像传感器的结构比较

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将光线转换成电流(电荷)后,像传水桶一样逐一传输像素,然后利用传感器出口的放大器放大,最终转换成信号

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各个光电二极管都配备有放大器,因此可即时放大电流并转换成信号,然后一次性传输出去

将光线转换成电流(电荷)后,像传水桶一样逐一传输像素,然后利用传感器出口的放大器放大,最终转换成信号

各个光电二极管都配备有放大器,因此可即时放大电流并转换成信号,然后一次性传输出去

CMOS图像传感器的特长

与CCD图像传感器相比,CMOS图像传感器的特长包括高速、低功耗以及可将模拟电路和数字电路集成在同一个芯片上的系统集成适应性。
初期阶段的CMOS图像传感器存在噪点比CCD图像传感器多、感光度低的缺陷,画质不佳,但之后伴随技术革新,终于可以拍摄出超越CCD图像传感器的高画质视频与静止图像。具备高速、低功耗特长的CMOS图像传感器的画质提升为各类相机的升级提供了坚强的支持。

SSS的CMOS图像传感器的特长

SSS在2007年实现了高速、低噪点、搭载自社列并行A/D转换电路的CMOS图像传感器的商品化,又在2009年实现了感光度2倍于旧产品的背照式CMOS图像传感器的商品化,其性能超越了CCD图像传感器。在2012年,凭借像素部分与信号处理部分的堆栈结构,实现了高画质、多功能、小型的堆栈式CMOS图像传感器的商品化,2015年,在世界上早期将实现了小型、高性能和生产率提升的Cu-Cu(铜-铜)连接投入实用等,SSS不断推进技术革新,始终引领行业发展。

图像传感器 关键技术的进步

The CMOS image sensor with a column A/D converter achieves fast and low-noise performance by the column A/D converter (advances of peripheral circuit technology). The back-illuminated CMOS image sensor achieves higher sensitivity due to the back-illuminated structure (advances in pixel technology). The stacked CMOS image sensor achieves high image quality and multiple functions in a smaller package (advances in layering technology). The stacked CMOS image sensor with Cu-Cu connections realizes smaller packages, higher performance, and greater productivity by direct connection of copper pads (advances in chip-to-chip connection)
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图像传感器 关键技术的进步

The CMOS image sensor with a column A/D converter achieves fast and low-noise performance by the column A/D converter (advances of peripheral circuit technology). The back-illuminated CMOS image sensor achieves higher sensitivity due to the back-illuminated structure (advances in pixel technology). The stacked CMOS image sensor achieves high image quality and multiple functions in a smaller package (advances in layering technology). The stacked CMOS image sensor with Cu-Cu connections realizes smaller packages, higher performance, and greater productivity by direct connection of copper pads (advances in chip-to-chip connection)

应用

CMOS图像传感器的应用事例

CMOS图像传感器被用于各个领域,如车载/移动出行与手机、工业机器人等。下面介绍各领域的应用事例。

技术

列并行A/D转换电路

点击此处了解SSS图像传感器上搭载的列并行A/D转换电路的技术信息。

背照式结构

点击此处了解SSS图像传感器上搭载的背照结构的技术信息。

堆栈式结构

点击此处了解SSS图像传感器上搭载的堆栈结构的技术信息。

Cu-Cu连接

点击此处了解SSS图像传感器上搭载的铜-铜连接结构的技术信息。

ToF(Time of Flight)

点击此处了解SSS图像传感器上搭载的ToF(Time of Flight)的技术信息。

高速接口标准 SLVS-EC

点击此处了解SSS图像传感器上搭载高速接口规格SLVS-EC的技术信息。

相关产品和解决方案

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