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選型必備:通透知曉圖像傳感器參數(shù)

發(fā)布時(shí)間:2014-10-23 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】圖像傳感器大家都不陌生,這里小編舊夢(mèng)重溫,為大家詳細(xì)講解圖像傳感器的重要參數(shù),像素、單像素尺寸、芯片尺寸、功耗。同時(shí)為大家選型做參考。
 
圖像傳感器的功能是光電轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵的參數(shù)有像素、單像素尺寸、芯片尺寸、功耗。技術(shù)工藝上有前照式(FSI)、背照式(BSI)、堆棧式(Stack)等。以下簡(jiǎn)單介紹。
  
一、圖像傳感器架構(gòu)
  
圖像傳感器從外觀看分感光區(qū)域(Pixel Array),綁線Pad,內(nèi)層電路和基板。感光區(qū)域是單像素陣列,由多個(gè)單像素點(diǎn)組成。每個(gè)像素獲取的光信號(hào)匯集在一起時(shí)組成完整的畫(huà)面。
  
CMOS芯片由微透鏡層、濾色片層、線路層、感光元件層、基板層組成。
  
由于光線進(jìn)入各個(gè)單像素的角度不一樣,因此在每個(gè)單像素上表面增加了一個(gè)微透鏡修正光線角度,使光線垂直進(jìn)入感光元件表面。這就是芯片CRA的概念,需要與鏡頭的CRA保持在一點(diǎn)的偏差范圍內(nèi)。
  
電路架構(gòu)上,我們加入圖像傳感器是一個(gè)把光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)的暗盒,那么暗盒外部通常包含有電源、數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、通訊、控制和同步等幾部分電路??梢院?jiǎn)單理解為感光區(qū)域(Pixel Array)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后,由暗盒中的邏輯電路將電信號(hào)進(jìn)行處理和一定的編碼后通過(guò)數(shù)據(jù)接口將電信號(hào)輸出。
  
二、圖像傳感器關(guān)鍵參數(shù)
  
1.像素:指感光區(qū)域內(nèi)單像素點(diǎn)的數(shù)量,比如5Maga pixel,8M,13M,16M,20M,像素越多,拍攝畫(huà)面幅面就越大,可拍攝的畫(huà)面的細(xì)節(jié)就越多。
  
2.芯片尺寸:指感光區(qū)域?qū)蔷€距離,通常以英制單位表示,比如1/4inch,1/3inch,1/2.3inch等。芯片尺寸越大,材料成本越高。
  
3.單像素尺寸:指單個(gè)感光元件的長(zhǎng)寬尺寸,也稱單像素的開(kāi)口尺寸,比如1.12微米,1.34微米,1.5微米等。開(kāi)口尺寸越大,單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入的光能量就越大,芯片整體性能就相對(duì)較高,最終拍攝畫(huà)面的整體畫(huà)質(zhì)相對(duì)較優(yōu)秀。單像素尺寸是圖像傳感器一個(gè)相當(dāng)關(guān)鍵的參數(shù)。
  
其他更深入的參數(shù)比如SNR,Sensitivity,和OB Stable等在這里不做介紹,朋友們可以研究探討。
  
三、前照式(FSI)與背照式(BSI)
  
傳統(tǒng)的CMOS圖像傳感器是前照式結(jié)構(gòu)的,自上而下分別是透鏡層、濾色片層、線路層、感光元件層。采取這個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí),光線到達(dá)感光元件層時(shí)必須經(jīng)過(guò)線路層的開(kāi)口,這里易造成光線損失。
  
而背照式把感光元件層換到線路層的上面,感光層只保留了感光元件的部分邏輯電路,這樣使光線更加直接的進(jìn)入感光元件層,減少了光線損失,比如光線反射等。因此在同一單位時(shí)間內(nèi),單像素能獲取的光能量更大,對(duì)畫(huà)質(zhì)有明顯的提升。不過(guò)該結(jié)構(gòu)的芯片生產(chǎn)工藝難度加大,良率下降,成本相對(duì)高一點(diǎn)。
  
四、堆棧式(Stack)
  
堆棧式是在背照式上的一種改良,是將所有的線路層挪到感光元件的底層,使開(kāi)口面積得以最大化,同時(shí)縮小了芯片的整體面積。對(duì)產(chǎn)品小型化有幫助。另外,感光元件周邊的邏輯電路移到底部之后,理論上看邏輯電路對(duì)感光元件產(chǎn)生的效果影響就更小,電路噪聲抑制得以優(yōu)化,整體效果應(yīng)該更優(yōu)。業(yè)內(nèi)的朋友應(yīng)該了解相同像素的堆棧式芯片的物理尺寸是比背照式芯片的要小的。但堆棧式的生產(chǎn)工藝更大,良率更低,成本更高。索尼的IMX214(堆棧式)和IMX135(背照式)或許很能說(shuō)明上述問(wèn)題。
 
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