圖像傳感器的功能是光電轉換。關鍵的參數有像素、單像素尺寸、芯片尺寸、功耗。技(jì)術工藝上有前照式(FSI)、背照式(BSI)、堆棧式(Stack)等。以下簡單介紹(shào)。
一、圖像傳感器架構
圖像傳感器從外觀看分(fèn)感光區域(Pixel Array),綁線Pad,內層電路(lù)和基板。感光區域是單像素(sù)陣(zhèn)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組成完整的畫麵。
CMOS芯片由微透鏡層、濾色片層、線路層、感光元件層(céng)、基板層組成。
由於光線進入各個單像素(sù)的角度(dù)不一樣,因此在每個單(dān)像素上表麵增加了一個微透鏡修正光線角度(dù),使光線垂直(zhí)進入感光元(yuán)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。
電路架構上,我(wǒ)們加入(rù)圖像傳感器是一個把光信號轉為(wéi)電信號的暗盒,那麽暗盒外(wài)部通常包含有電源、數據、時鍾、通訊、控製和同步等幾部分電路(lù)。可以簡(jiǎn)單理解為感光區(qū)域(Pixel Array)將光(guāng)信號(hào)轉換為電信號後,由暗盒中的邏輯電路將電信(xìn)號進行處理和一定的編碼後通過數(shù)據(jù)接(jiē)口將(jiāng)電信號輸出。
二、圖像傳感器關鍵(jiàn)參數
1.像素:指感光區(qū)域內單像素點的數量,比如5Maga pixel,8M,13M,16M,20M,像素越多,拍攝畫(huà)麵幅麵就越大,可拍攝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(zhì)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(dān)像素尺寸(cùn):指單個感光元件的長寬尺寸,也稱單像素的開口尺寸,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(jìn)入的光能量就越(yuè)大,芯片整體性能就(jiù)相對較高,最終拍攝畫麵的整體畫質相(xiàng)對較優秀。單像素尺寸是圖像(xiàng)傳感器一個相當關鍵的參數。
其他更深入的參數(shù)比如SNR,Sensitivity,和OB Stable等在這裏不做介紹,朋友(yǒu)們可以研究探(tàn)討(tǎo)。
三、前照式(FSI)與背照式(BSI)
傳統的CMOS圖像傳感器是前照式結(jié)構的,自上而下分(fèn)別是透鏡層、濾色片層、線路層、感光元件層。采取這個結構時,光線(xiàn)到(dào)達感光元件層時必(bì)須經過線(xiàn)路層(céng)的開口,這裏易造成光線損失。
而背照式把感光元件層(céng)換到線路層的上麵,感光層隻保留了感光元件的部分邏輯電路,這樣使光線更加直(zhí)接的進入感光元件層,減少了光線損(sǔn)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(de)提升。不過該結構的芯片生(shēng)產工藝難度加大,良率(lǜ)下降,成本相對高一點。
四、堆棧式(Stack)
堆棧式是在背照(zhào)式上的一種改良,是將所有的(de)線路層挪到感光元件的底層(céng),使開(kāi)口麵(miàn)積得以最大化(huà),同時縮小了芯片的整體麵積。對產品小(xiǎo)型化有幫(bāng)助(zhù)。另外,感光元(yuán)件周邊的邏輯電路移到底部之後,理論上看邏輯電路對感光元件產生的效果影響(xiǎng)就更小,電路(lù)噪聲(shēng)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棧式芯片的物(wù)理尺寸是比背照式芯片的要小的。但堆棧式(shì)的生產工藝更大,良率更低,成本更高。索尼的IMX214(堆棧式)和(hé)IMX135(背照(zhào)式)或許很能說明上述(shù)問題。