圖像傳感器的功能是光電轉換。關鍵的參數有(yǒu)像(xiàng)素、單像素尺寸、芯片尺寸、功耗。技術工藝上有前照式(FSI)、背照式(shì)(BSI)、堆棧式(Stack)等。以下簡單介紹。
一、圖像傳感器架構
圖像傳感器從外觀看分感光區域(Pixel Array),綁線Pad,內層電路和基板。感光區域(yù)是單像素陣列,由多個單像素點組(zǔ)成。每個像(xiàng)素獲取的光信號匯集在一起時組成(chéng)完整的畫麵。
CMOS芯片由微透鏡層、濾色片層、線路層、感光元件層、基(jī)板層(céng)組成。
由於光線進入各個單像(xiàng)素的角度不一(yī)樣(yàng),因此在每個單像(xiàng)素(sù)上表麵增加了一個微透(tòu)鏡修正光線角(jiǎo)度,使光線垂直進入感(gǎn)光元件表麵。這就是芯片(piàn)CRA的(de)概念,需要與鏡頭的CRA保持在一(yī)點的偏差範圍內。
電路架構上,我們(men)加入(rù)圖像傳感器是一個把光(guāng)信號轉為電信號的暗盒,那麽暗盒外部通常包(bāo)含有電源、數據、時鍾、通(tōng)訊、控製和同步等幾部分電路。可以簡單理解為感光區域(Pixel Array)將光信(xìn)號(hào)轉換為電(diàn)信號後,由暗盒中的邏輯電路將電信號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(guān)鍵參數
1.像素:指感光區域內單像素點(diǎn)的數量,比如5Maga pixel,8M,13M,16M,20M,像素越多,拍攝畫麵(miàn)幅麵就越大,可(kě)拍攝(shè)的畫麵的細節就越多。
2.芯片尺寸:指感光區域對角線距離,通常以英製單位表示,比如1/4inch,1/3inch,1/2.3inch等。芯片尺寸越大,材料成本越(yuè)高。
3.單像素(sù)尺寸:指單個感光元件的長寬尺寸,也稱單像素的開口尺寸(cùn),比如1.12微米,1.34微米,1.5微米等。開口尺寸越大,單位時間內進入的光能量就越大,芯片整體性能就相對較高,最終拍攝畫(huà)麵的整體畫質相對較優秀(xiù)。單像(xiàng)素尺寸(cùn)是圖像傳(chuán)感器(qì)一個相當(dāng)關鍵的參數。
其他更深入(rù)的參(cān)數比如SNR,Sensitivity,和OB Stable等在這裏不做介紹,朋友們可以(yǐ)研究探討。
三、前照式(FSI)與背照式(BSI)
傳(chuán)統的CMOS圖像傳感器是前照式結構的,自上而下分別是透鏡層、濾色片層、線(xiàn)路層、感光元(yuán)件(jiàn)層(céng)。采取這個結(jié)構時,光線到達感光(guāng)元件層時必須經過線路層的開口,這裏易造成光線(xiàn)損失。
而背照式把感光元件層換到線路層的上麵,感光層隻保留了(le)感光元件的部分邏輯電路,這樣使光線更加直接的進入感光元件層,減少了光線損失(shī),比如光線反射等。因此在同一單位時間內,單像素能獲取的光能量更(gèng)大,對畫質有明顯的提升。不(bú)過該結構的芯片生產工藝難度加大,良率下(xià)降,成本相對高一點。
四(sì)、堆棧(zhàn)式(Stack)
堆棧式是在背照式上的一種(zhǒng)改良,是將所有的線路層挪(nuó)到感光元(yuán)件的(de)底層,使開口麵積得以最大化,同(tóng)時縮小了芯片的整體麵積。對產(chǎn)品小型化有幫助。另(lìng)外,感光元件周邊的邏(luó)輯電路移到底部之後,理(lǐ)論上看邏輯電路對感光元件(jiàn)產生(shēng)的效果影響就更小,電路噪聲抑製得以優化,整體效果應(yīng)該更優。業內的朋友應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)或許很能說明上(shàng)述問(wèn)題(tí)。