CMOS傳感器技術(shù)的發(fā)展
傳感器制造設計與方法
Ø背光照明與前光照明
Ø增大傳感器尺寸,，減小像素尺寸以提高分辨率
Ø使用微型鏡頭實現(xiàn)大限度的聚光
Ø采用新的相機接口類型以實現(xiàn)機械穩(wěn)定性
在過去的幾十年中，智能手機相機技術(shù)的發(fā)展一直是互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 技術(shù)發(fā)展的前沿,。這反過來也推動了傳感器及其制造方法的發(fā)展,。在此期間，一般制造技術(shù)的發(fā)展也降低了 CMOS 傳感器的噪音,，并提高了可靠性,。
圖 1:背光照明像素與前光照明像素的配置。
CMOS 傳感器的結(jié)構(gòu)改變中包含一項特定的更改，即從前光照明更改為背光照明,。
圖 2：使用微型鏡頭在傳感器上從更大的角度獲取盡可能多的光,。
CMOS 傳感器設計的另一項重大改進是納入微型鏡頭，以獲取盡可能多的光,，從而提高傳感器的效率,。
對 CMOS 的使用超越了對 CCD 的使用
經(jīng)過這些年的技術(shù)發(fā)展之后，基于多項關(guān)鍵原因,，對 CMOS 傳感器的使用已超越對電荷耦合設備 (CCD) 的使用,。CMOS 設備能獲取圖像，消耗的功率低于 CCD,，而且制造成本更低,，因此購買價格更低（大約是 CCD 的 1/10）。到 2015 年 2 月 25 日,，由于 CMOS 傳感器技術(shù)的普遍使用,，導致 Sony 宣布終止 CCD 傳感器技術(shù)的生產(chǎn)。
應用需要更高的分辨率
隨著應用的需求越來越高,，需要更高的圖像質(zhì)量和分辨率,。CMOS 制造商曾嘗試通過降低像素尺寸并提高像素數(shù)量來制造分辨率更高的傳感器。這取得了適度的成功,，但是也帶來了一些問題,，包括更大的傳感器噪音。為了解決該問題,，制造商重新使用稍大的像素尺寸,，但是使用的傳感器尺寸稍大于 1.1”。此方法提高了傳感器的分辨率,，并維持了良好的信噪比 (SNR),。
圖 3：
傳感器上的像素尺寸與傳感器整體尺寸已發(fā)生變化，以適應更高的分辨率,。
隨著分辨率需求不斷升高,，傳感器制造商不但在使用更大的傳感器尺寸，還在尋找新的方式在不犧牲圖像質(zhì)量的前提下降低像素尺寸,。一項新傳感器示例是 Sony 的第 4 代 Pregius S 24.5 MP IMX530 CMOS,，它是 4/3″ 傳感器（對角 19.3mm），像素大小為 2.74µm（比 3.45µm 小37%）,。
但是,，隨著像素尺寸的降低和傳感器尺寸的升高,，必須對光學設計進行重大改變,，以充分運用更高的性能。這需要成像鏡頭設計納入更多的光學組件，會導致成像鏡頭的體積和重量更大,。這兩項限制使鏡頭設計者很難制造出接口較 C 接口更大,、穩(wěn)定性與可靠性優(yōu)于消費級 F 接口的鏡頭。
諸如
TFL和TFL-II接口等鏡頭接口類型具有緊湊的法蘭距離和較大的直徑,，適用于諸如 APS-C,、APS-H 及其他全畫幅傳感器。這些接口也具有螺紋,，具備優(yōu)良的穩(wěn)定性,，可支撐很重的鏡頭，其對齊可靠性優(yōu)于 F 接口等卡口型接口,。
圖 4：
TFL 與 TFL-II 接口可容納更大的傳感器對角上限,。
傳感器制造商正在發(fā)布具有*分辨率的新一代 CMOS 傳感器。Canon 120MXS CMOS 傳感器具有 120MP 的分辨率和 2.2μm 大小的像素,，而 Canon 2U250MRXS CMOS 具有 250MP 的分辨率和 1.5μm 的像素,。這兩款傳感器的像素尺寸遠小于行業(yè)中的典型像素尺寸。新的第 4 代 Sony Pregius 傳感器具有更小的尺寸,，以及大約 1.7X 的更高成像性能,。這些傳感器的像素大小已從 3.45μm 降低到 2.74μm。
圖 5：
由于應用需要更高的分辨率,，因此傳感器上的像素尺寸在減小,。
由于機器視覺應用需要更高的分辨率，因此 CMOS 制造商必須持續(xù)減小各像素的尺寸,，并提高傳感器的整體尺寸,，以改善圖像質(zhì)量及有效分辨率。
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