多年來，電荷耦合器件（CCD）一直是數字成像的主導技術，在靈敏度、速度和可靠性方面都具有卓越優點。然而，隨著制造工藝改進，基于CMOS的技術已超過了CCD。索尼注意到了這一趨勢。自2015年開始以后的十年，他們決定停止CCD開發的進程。

自柯達早期的像素內電荷轉移CMOS圖像傳感器以來，CMOS圖像傳感器已經取得了長足的進步。近日，柯達的CMOS圖像傳感器獲得了技術與工程艾美獎。

一個基于CMOS圖像傳感器的示意圖，由一個光敏芯片組成，用導線連接到一個IC封裝里。

對這些新設備進行評估，可以為了解數字成像的方向以及隨后對使用CMOS圖像傳感器的工程師的影響提供一個窗口。

用于工業成像的索尼高分辨率圖像傳感器

索尼近期發布了一款大畫幅CMOS圖像傳感器IMX661，號稱擁有“行業最高的有效像素”，達到1.28億像素。該產品的特點是增加了像素數，使光學尺寸比工業設備常用 C 卡口對應的普通 1.1 英寸圖像傳感器大了近 10 倍，并采用了索尼獨創的全局快門像素技術 “PregiusTM”，可拍攝無運動失真的圖像。此外，采用索尼獨創的設備配置和接口技術，可實現高速圖像讀取數據，讀取速度比前代產品快了近 4 倍。對于從事工業成像的工程師來說，這個數字究竟意味著什么？

在不影響分辨率的情況下擴大模具尺寸

在像素大小敏感度（傳感器的單個活動元素）和相對于模具尺寸的分辨率之間是一個反比關系。其結果被稱為圖像格式。

光學安裝的流行標準被稱為C-mount，使用1.1英寸的格式傳感器，這似乎不適合IMX661的3.6型封裝。索尼似乎將其最新設備作為c -mount式光學的替代產品進行宣傳，但其圖像分辨率要高得多。

全局快門受熱捧

IMX661傳感器采用索尼專有技術“Pregius”提供全球快門。與卷簾式快門不同，全球快門允許傳感器捕捉高速物體的未失真圖像。

全局快門可消除相對于像素列移動的對象中的圖像失真

雖然進入處理單元的讀出數據仍然是順序的，但光敏元件在全局快門中均勻曝光，確保場景在時間上作為單幀采樣。

完善ADC轉換分辨率

通過查看IMX661的關鍵技術規格，可以發現行業標準電壓（接口為3V3A，1V2D和1V8），以及通過選擇10位到14位ADC分辨率來實現各種幀速率的能力。

改進ADC轉換分辨率的能力為固定攝像機和移動攝像機（如汽車上的攝像機）的應用提供了大量的設計可變性。

OmniVision的醫療級傳感器減少了侵入性診斷

OmniVision正在縮小其醫療級傳感器系列，同時在感光芯片尺寸、分辨率和電力需求方面保持高標準。

破紀錄的傳感器尺寸

在公司最新CMOS圖像傳感器OHOTA10的新聞發布會上，OmniVision公司聲稱，他們已經打破了自己的吉尼斯世界紀錄，擁有“世界上最小的商業圖像傳感器”。新OHOTA10將上一代OV6948的大小從575 μm2減少到550 μm2。

與OV6948相比，OHOTA10的尺寸不斷減小，但分辨率卻翻了一番

為微創探針而設計

OmniVision設想這種新的光學封裝為設計人員打開了一扇門，為診斷應用創造更小的微創探針。

“這些最先進的CIS［CMOS圖像傳感器］技術正在滿足當今關鍵的內窺鏡要求，以更高的圖像質量和更好的對比度來支持醫生的診斷過程或手術過程，同時提高患者的舒適度。”億歐公司成像技術和市場分析師梁晨靜說。

“它們還允許在不改變圖像分辨率的情況下，對神經系統、耳鼻喉科或兒科應用的侵入性較小的成像技術。”

提高分辨率，降低功耗

此外，盡管封裝尺寸減小了，但42%的像素縮小使得光學分辨率增加了兩倍。

然而，對于設計這些系統的工程師來說，最欣慰的改進是功耗的提高，從25mw提高到20mw，光學格式也從1/36 “降低到1/31 ”，這使得封裝尺寸更小了。

基于CMOS技術提供了卓越的抗噪性和動態范圍，因為它們集成了放大器并在像素列將模擬信號轉換為數字信號。

基于CMOS的圖像傳感器花了幾十年的時間才取代CCD成為主要的光學傳感器。然而，隨著光學晶片制造工藝的改進和像素尺寸的減小，CMOS已經成為當今主流技術。

編輯：hfy