圖像傳感器的功能是光(guāng)電(diàn)轉換。關鍵的參數有(yǒu)像素、單像素尺寸、芯(xīn)片尺寸、功耗(hào)。技術工(gōng)藝(yì)上有前照式(FSI)、背照式(BSI)、堆棧式(Stack)等。以下簡單介(jiè)紹。
一、圖像傳感器架構
圖像傳感器從外觀看(kàn)分感光區域(Pixel Array),綁線Pad,內層電路和基板。感光(guāng)區域是單像素陣列,由多個單像素點組成。每個像素獲取的光信號匯集在一起時(shí)組成完整的畫麵。
CMOS芯片由微(wēi)透鏡層、濾色片(piàn)層、線路層、感光(guāng)元件(jiàn)層、基板層組成。
由於光線進入(rù)各個單像素的角度不一(yī)樣,因(yīn)此在(zài)每個單像素(sù)上表麵增加了一(yī)個微透鏡修正光線角(jiǎo)度,使光線垂直進入感光元件表麵。這就是芯片CRA的概念,需要與鏡頭的CRA保持在一點的偏差範圍內(nèi)。
電路架構上,我們加入圖像傳感器(qì)是(shì)一個(gè)把光信號轉為電信號的暗盒,那麽暗盒外部通常包含有電源、數據、時鍾、通訊、控製和同(tóng)步(bù)等幾部分電路。可以(yǐ)簡單理解為感光(guāng)區域(Pixel Array)將光信號轉換為(wéi)電信號後(hòu),由暗盒中的邏輯電路將電信號(hào)進行處理和一定的編碼後通過數據接口將電信號輸出。
二、圖像傳感器關鍵參數(shù)
1.像素:指感(gǎn)光區域內單像素點的數量,比如5Maga pixel,8M,13M,16M,20M,像素越多,拍攝(shè)畫麵幅麵就越大,可(kě)拍攝的畫麵的細節就越多。
2.芯片(piàn)尺寸:指感光區域對角線距離,通常以(yǐ)英製單位表示,比如(rú)1/4inch,1/3inch,1/2.3inch等。芯片尺寸(cùn)越大,材料成本越高。
3.單像素尺寸:指單(dān)個(gè)感光元(yuán)件的長寬尺寸,也稱單像素的(de)開(kāi)口尺寸(cùn),比如1.12微米,1.34微米,1.5微米等。開口尺寸越大,單位時間內(nèi)進入的光能量(liàng)就越大,芯片整體性能就相對較高(gāo),最終拍(pāi)攝畫(huà)麵的整體畫質(zhì)相對(duì)較優秀。單(dān)像素尺寸是(shì)圖像傳感器一個相當(dāng)關鍵的參數。
其他更深入的參數比如SNR,Sensitivity,和OB Stable等在這裏不(bú)做介紹,朋友們可以研究探討。
三、前照式(FSI)與背照式(BSI)
傳統的CMOS圖像傳感器是前照(zhào)式結構(gòu)的,自上而下(xià)分別是透鏡層、濾色片層、線路(lù)層、感光(guāng)元件(jiàn)層。采取(qǔ)這個結構時,光線到達感光元件層(céng)時必須經過線路層的開口,這裏(lǐ)易造成光線損失。
而背照式把感光元件層換到線路(lù)層的上麵,感光(guāng)層隻保留了感光元件的部分邏輯電路,這樣使光線更(gèng)加直接的進入感光元件層,減少了光線損失,比如光線反射等。因此在同一單位時間內,單像素能獲取的(de)光能量更大,對畫質有明顯的提升。不過該結構(gòu)的芯片生產工藝難度加大,良率下降,成本相對高一點。
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(jiàn)的底層,使開口麵積得以最大化,同時縮小了芯片的整(zhěng)體(tǐ)麵積。對產品(pǐn)小型化有幫助。另外,感光元件周邊的邏輯電路移到底部之後,理論上看邏輯電路對(duì)感光元件產生的效果影響就更小(xiǎo),電路噪聲抑製得以優化,整體效果應該更優。業內的朋友應該了解相同像素的堆(duī)棧式芯(xīn)片的物理尺寸是比背(bèi)照式芯片的要(yào)小的。但堆棧式(shì)的生(shēng)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(hěn)能說明上述(shù)問題。