CMOS IMAGE SENSOR
CMOS图像传感器
CCD图像传感器
CMOS图像传感器
互补金属氧化物半导体图像传感器 CMOS—Complementary Metal Oxide Semiconductor
CMOS图像传感器,它是一种用传统的芯片工艺方法将光敏元件、 放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口 电路等集成在一块硅片上的图像传感器件。
c.借鉴 CCD 图像传感器的制备技术，采用相关双 取样电路技术和微透镜阵列技术
d.光敏二极管设计成针形结构或掩埋形结。 e.提高CMOS图像传感器的制作工艺
3、填充系数
CMOS 图像传感器的填充系数一般在 20%~30%之 间，而 CCD 图像传感器则高达 80%以上，这主要是 由于 CMOS 图像传感器的像素中集成了读出电路。 采用微透镜阵列结构，在整个 CMOS 有源像素传感
像素总数是指所有像素的总和，像素总数是衡量 CMOS图像传感器的主要技术指标之一。CMOS图像
传感器的总体像素中被用来进行有效的光电转换并输 出图像信号的像素为有效像素。显而易见,有效像素
总数隶属于像素总数集合。有效像素数目直接决定了 CMOS图像传感器的分辨能力。
3、动态范围
动态范围由CMOS图像传感器的信号处理能力和噪 声决定,反映了CMOS图像传感器的工作范围。参照 CCD的动态范围,其数值是输出端的信号峰值电压与 均方根噪声电压之比,通常用DB表示。
抗辐射性
CCD的光电转换，电荷的激发的量子效应易受辐射 线的影响。CMOS光电转换只由光电二极管或光栅 构成，抗辐射能力较强。
Micron(Aptina Imaging)
Aptina成像公司是CMOS成像解决方案的全球性提供商，
其不断扩大的产品组合被用于所有领先的移动电话和笔 记本电脑品牌。Aptina还提供范围广泛的产品，用于数
cmos image sensor 工作原理
cmos image sensor 工作原理CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器是一种常见的数字摄像头和摄像机中使用的图像传感器。
它是一种主动型传感器，采用一种特殊的半导体工艺来转换光信号为电信号。
CMOS图像传感器的工作原理基于光电效应和半导体器件的特性，让我们一步一步地来了解它的工作原理。
首先，我们需要了解光电效应。
光电效应是指当光照射到物质表面时，会引起物质中的电子发生跃迁，并产生电荷。
这是CMOS图像传感器能够将光信号转化为电信号的基础。
当光照到CMOS图像传感器的感光单元上时，光子会击中感光单元上的光电二极管，从而引起电荷的产生。
感光单元是CMOS图像传感器的基本单元，每个感光单元都由一个光电二极管和一个孔隙受体组成。
光电二极管是一种PN结构，当光照射到PN结上时，会产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对会被电场分离，电子向感测器的N区移动，而空穴向感测器的P区移动。
这个过程被称为光电效应。
光电二极管将产生的电荷收集到感测器中，而感测器则将电荷转换为电压信号。
感测器是一种放大器，它将电荷放大为可测量的电压信号。
感测器通常由晶体管组成，晶体管的放大倍数决定了感测器的灵敏度。
在CMOS图像传感器中，有一个关键的部分是图像传感器阵列。
它由成千上万个感光单元排列在一起，形成一个二维阵列。
每个感光单元都能够感知光信号，并将其转化为电信号。
这些感光单元在整个阵列中被连接起来，形成一个像素阵列。
每个像素都有一个唯一的位置，可以通过行和列的地址进行访问。
当光照到像素上时，每个像素的感测器都会将电荷转换为电压信号。
这些电压信号会被传递到片上的模数转换器（ADC），将模拟电压信号转换为数字信号。
CMOS图像传感器还包括一些附加组件，如引导线、放大器和色彩滤波器。
引导线用于将电荷从感测单元传递到感测器和ADC。
放大器用于放大感测器产生的电压信号，以增加图像传感器的灵敏度。
Camtech CIS Module Assembly Training
COB Explosion :
PCB
Sensor
IR-filter
Holder
Lens
CSP Explosion :
Lens
Holder CMOS Sensor
FPC
CSP VS COB CSP
透光量 差。Sensor上的玻璃会损耗10％ 左右的通光量，影响成像质量。 高。1。CSP封装费用。2。在 wafer上给CSP封装预留的空间会 增大die的尺寸。 低。只需SMT。
MTF(Modulation Transfer Function): 空间传递函数
高频解像力不足
低频层次感不强
镜头的光学定义
EFL有效焦距：定义为Lens等效透镜的焦点到sensor表面（成像面）的距离 BFL 镜头的光学后焦距：定义为镜头的最后一透镜的凸起部分到sensor表面的距离 TTL（Total Track Length）：定义为镜头表面到sensor表面的距离 Note：有的镜头厂有OTTL和MTTL之分 OTTL：Lens中第一片透镜中心到sensor表面的距离 MTTL：定义为镜头表面到sensor表面的距离
COB (Chip On Board） COB是传统IC 封装在图像感测元件封装的一个分支，由于COB技术相对比 较复杂，主要在对影像模组要求较高的客户端使用
CSP（Chip Scale Package） CSP Image Sensor 封装是一种基于SMT技术的封装技术，目前CSP封装 主要在低像素领域占有绝大部分份额
连接器
Power/GND
Finger
Connector
软板
粘结剂 ACF
FPC
上片图
Holder Mount图纸
Cmos sensor工作原理知识
Prt Two
Cmos sensor基本 概念
定义和作用
Cmos sensor是一种半导体图像传感器用于捕捉图像信息 Cmos sensor的工作原理是利用光电效应将光信号转换为电信号 Cmos sensor广泛应用于数码相机、手机摄像头、安防监控等领域 Cmos sensor具有高灵敏度、低功耗、低成本等优点
温度和光照条件的影响
温度影响：温度 过高或过低都会 影响传感器的性 能可能导致图像 模糊或失真
光照条件影响： 光照过强或过弱 都会影响传感器 的性能可能导致 图像曝光过度或 曝光不足
温度和光照条件 的综合影响：温 度和光照条件共 同作用可能会导 致传感器的性能 不稳定影响图像 质量
解决方案：通过 调整传感器的工 作环境如安装散 热装置、调整光 照强度等可以改 善传感器的性能 提高图像质量。
信号转换：将预处理后的信号转换为数字 信号
信号传输：将数字信号传输到后端处理设 备
信号处理：在后端处理设备上进行图像处 理如色彩校正、锐化等
信号输出：将处理后的信号输出到显示设 备或存储设备
噪声来源和抑制方法
噪声来源：热噪声、散粒噪声、光子噪声等 抑制方法：采用低噪声放大器、增加信号带宽、采用数字信号处理技术等 信号处理：对信号进行滤波、放大、数字化等处理 读出方法：采用CMOS图像传感器、DC等设备进行信号读出
动态范围：Cmos传感器的动态范围是指其能够捕捉到的最亮和最暗之间的范围通常用dB来表 示。
影响因素：分辨率和动态范围都会受到传感器尺寸、像素大小、感光元件类型等因素的影响。
应用：分辨率和动态范围是Cmos传感器性能的两个重要指标对于图像处理、视频监控等领域 的应用具有重要意义。
速度和功耗
CMOS Image Sensor 封装技术及应用
玻片特性表
關鍵技術
• • • • • 玻片之清潔與檢測技術 晶片之清潔與檢測技術 封膠技術 製程潔淨度掌握 前後段之製程連結
玻片之來源
1. Kyocera (京瓷) Glass with B-Stage Glue熱 固膠
優點：玻片與膠之品質穩定，已通過市場考驗
缺點：價格昂貴且污染嚴重，供貨慢且不穩、材料無法掌握
1.污染物之分析：碳、矽、鋁、膠…等 2.設備機構之無塵設計 3.生產環境與人員 4.無塵觀念之教育訓練
C.I.S.封裝之未來
封裝良率之提昇 材料成本之降低 封合品質之可靠度 晶片尺寸之縮小化 產能與品質之平衡 鏡組封裝之自動化 自動化之產品測試與品管
Kingbond 的技術支援
1.所有關鍵模組之技術，皆為自行開發之自有技術，擁有 最直接之技術支援與最佳排除問題能力! 2.無論整機或模組之自動化設計，擁有最豐富之開發設計 能力與經驗，技術成熟值得信賴! 3.整機之規畫可以量身打造，兼具生產線與研發線之彈性 與實用性。 4.提前納入未來製程之考量，延續產品線之優勢! 5.本土化之技術團隊，最快速的保固維修服務，確保最高 之生產品質!
2. 玻璃廠產出之平板光學玻璃裸片
優點：材料較便宜、供貨快速、尺寸可自行決定、潔淨度可
充份掌握
缺點：需自行清潔、切割與後續上膠處理程序
玻片處理程序
• 含膠玻片 :
Glass in Tray 清潔 潔 淨 度 檢 測
• 裸玻片 :
Wafer Frame Or Tray 切割與清潔
封合
玻片之清潔
標準氣旋式 : 非接觸式，快速且便宜，可處理較小、附著力較差之乾性粉塵，但對
Where Should be Inspected?
简述cmos图像传感器的工作原理及应用
简述CMOS图像传感器的工作原理及应用1. 工作原理CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor）作为一种常见的图像采集装置，在各种电子设备中被广泛应用。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：1.1 光电转换当光线照射到CMOS图像传感器上时，光子会与图像传感器中的感光单元发生相互作用。
每个感光单元由一个光电二极管和一个储存电荷的电容器组成。
光电二极管的特殊结构使得它能够将光子转化为电荷。
1.2 电荷收集当感光单元吸收到光子后，光电二极管中的电子将被释放出来并存储在电容器中。
这个过程称为电荷收集。
光线越强，释放的电子就越多，储存在电容器中的电荷也就越多。
1.3 信号放大和采集为了确保图像的准确性和清晰度，接下来对储存的电荷进行放大和采集。
在CMOS图像传感器中，每个感光单元都有相应的输出线路，将电荷转化为电压信号，并经过放大电路进行信号放大。
1.4 数字转换放大后的模拟信号需要经过模数转换器（ADC）进行转换，将模拟信号转化为数字信号。
数字信号可以直接处理、存储和传输。
1.5 数据处理经过数字转换后，图像数据可以进行相关处理，如去噪、增强、压缩等。
处理后的图像可以输出到显示屏、存储设备或其他外部设备进行应用。
2. 应用2.1 摄像头CMOS图像传感器在摄像头中得到了广泛应用。
由于其低功耗、高集成度和成本效益等特点，CMOS图像传感器取代了传统的CCD图像传感器，成为主流的图像采集技术。
摄像头的应用领域包括智能手机、监控摄像机、数码相机等。
2.2 自动驾驶CMOS图像传感器在自动驾驶系统中发挥着重要的作用。
它可以捕捉到路面上的图像信息，识别道路标志、车辆、行人等障碍物，并将这些数据传输给自动驾驶系统进行处理和决策，从而实现自动驾驶功能。
2.3 医学影像在医学影像领域，CMOS图像传感器可以用于X光成像、透视成像和内窥镜等诊断设备中。
它可以高效地捕捉和记录患者的影像信息，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
CMOS Image Sensor Design
IMAGING DIVISION CMOS Image Sensor DesignRobert Henderson, Jed HurwitzST Microelectronics Imaging Division6th May 2001OverviewIMAGING DIVISION•Introduction•Imaging System•Noise in CMOS Imagers•Pixels•Image readouts•In-column ADC’s•Colour processing•Process, packaging and integrationIMAGING DIVISIONTechnological Reasons for CMOS Imaging•Low-voltage operation •Low power consumption•Low cost by using standard CMOS processes •Highly-integrated imagers•Application oriented imaging solutions •Startups can participateMarket Reasons for CMOS ImagingIMAGING DIVISION•Break CCD/TV cartel - only camcorder/TV sensors available •Low cost markets (T oys, security, etc)•Internet & PC camera•Mobile imaging market - 3G bandwidth utilisation•Rise of digital imaging- availability of low-cost colour printing- quality approaching that of ‘Silver Halide’ camerasHow to be Successful in ImagingIMAGING DIVISION •Need to consider the whole system- optics- package- sensors- DSP- bandwidth- storage medium- software•Time to market•Access to market- niche markets- mass marketsImaging ChainIMAGING DIVISIONIMAGING DIVISIONThe Confusing World of Image SensorsLuxLumensQuantum EfficiencymW/cm 2uV/electron@wavelengthcolour temperatureLight Signal LevelIMAGING DIVISIONLux, Lumens, mW/cm2, colour temperature describe light content QE @ light wavelengthelectrons out / photons inuV/electron1 / Cpix = V / QIntegrate photocurrent Ipix on photodiode capacitance Cpix for expo-sure time T.V / T = Ipix / Cpix @ light wavelengthAlso sensors processing charge or voltageFactors affecting Light Signal LevelIMAGING DIVISION•Spectral content•Crosstalk•Dispersion•Flare•Spatial loss•Quantum efficiency•Readout gainTypes of NoiseIMAGING DIVISION Temporal Noise- photon shot noise- dark shot noise- kT/C reset noise- thermal, 1/f noiseSpatial Noise- dark FPN- pixel source-follower FPN (offset and gain)- column FPN (offset & gain)System Noise- ADC quantisation noise- line noiseIMAGING DIVISIONS/N⊗N o s e n s o r n o i s e(O n l y p h o t o n s h o t n o i s e!)⊗i n f i n i t e d y n a m i c⊗h i g h r e s po n s i v i t y⊗N o F P N⊗V e r y F a s t F r a m e r a t e⊗l o t s o f p i x e l s/s e n s o r⊗c o n s u m e s n o t h i n g⊗L o w m a nu f ac t u r i n g c o s t⊗H i g h s e lli n g p r i ceill u m i n a t i o nIMAGING DIVISION s a t u r a t i o n l e v e ln o i s e f l oo rill u m i n a t i o nS/Nno i s e−equ i v a l en till u m i na t i on d o m i n a t e d b y f u ll w e ll s i z eµC d i od e*V s w i ng*A p i xd o m i n a te d b y K T C n o i s e c o n ve r s i o n g a i n, p ho t o n c o ll e c t i o n a nd d a r k c u rr e n tµ(1/ C d i od e)*A p i xIMAGING DIVISIONPhoton CollectionIncreasing photon collection (reflectivity, QE, microlens, f-stop)Cpix=6fF Vswing=1V10dB/decadephoton shot noise onlyPixel CapacitanceIMAGING DIVISIONCpix=6fFCpix=3fF10dB/decadephoton shot noise onlykTC and Photon Shot NoiseIMAGING DIVISION10dB/decadeCpix=6fFphoton shot & kTC noise20dB/decadeKTC and Photon Shot noise with CpixIMAGING DIVISIONCpix=6fFCpix=3fFphoton shot & kTC noisekTC, Photon Shot and Dark Shot noiseIMAGING DIVISIONDark Current = 0pA/cm2Dark Current = 300pA/cm240 Degrees CelsiusCpix=6fFDynamic RangeIMAGING DIVISION •Ratio of maximum signal to minimum detectable signal- intra-scene - within one image- inter-scene - between sucessive images•What is the maximum signal?- full-well capacity (electrons)- saturation signal (mV)- saturation illumination @ exposure time•What is the minimum signal?- noise floor electrons- noise equivalent illumination- minimum illuminationIMAGING DIVISIONNo Photon Shot NoiseDark Current = 10pA/cm212bit ADC Vswing=1V 10bit ADC kTC noiseCpix=6fFno kTC noiseDark Current = 150pA/cm2Perception of NoiseIMAGING DIVISIONStills camera- Random noise sources captured in image with FPNVideo cameras- Random noise averaged by eye (perceived amplification at 5fps)- Stationary noise more noticeable (dark FPN, pixel FPN, column FPN) Line noise or column FPN level noticeable at above 0.5% RMS Random noise of 5% RMS barely visibleNoise less noticeable at high temporal frequencyNoise less noticeable at high spatial frequencyIMAGING DIVISIONIMAGING DIVISIONIMAGING DIVISIONIMAGING DIVISIONSummary of CMOS Sensor EvilsIMAGING DIVISIONEffect Technology Design Bigger Pixels!Dark Current YES NO-Uniformity YES NO-Defectivity YES YES-FPN YES YES-kTC noise YES YES-Photon Shot NO NO YESIMAGING DIVISIONImage Sensor Architecturer ea d (n )r e s e t (n )c o l u m n (m )S upp l yR G G B R G BRG B R E D G R EE N G R EE NB L U ET i m i n gV e r t i c a l S h i f t R e g i s t e rH o r i z o n t a l S h i ft R e g i s t e rC o l u m n B a s e d CD SP G A + A DCS y s t e mIMAGING DIVISIONIMAGING DIVISION •Flicker from sampling light source- need to use exposure as a multiple of lighting frequency •Motion distortion from moving objects or camera shake- use fastest frame rate possible•Samples system noise introducing horizontal noise- keep system quiet at sampling instants- keep system activity constantLighting FlickerIMAGING DIVISIONE ff e c t o f f li ck e rMotion DistortionIMAGING DIVISION1% Line NoiseIMAGING DIVISIONIMAGING DIVISION Four Pixel Types1T p a ss i v e p i x e l3T ac ti v e p i x e l4T p i nn e d pho t od i od e ac ti v e p i x e l 3T l og a r it h m i c p i x e lIMAGING DIVISIONaddressb i t l i n eM1Advantages:Simple addressing High fill factor Disadvantages Small output swing Low PSRrst[1] VLSI VisionIMAGING DIVISIONb i t l i n eVrtresetreadM1M2M3Advantages:High PSRDisadvantages Smaller fill factorMore complicated addressing Source follower FPN and Vt drop[2] LucentIMAGING DIVISIONDouble Sampling of 3T Pixelb i t l i n eVrtresetreadM1M2M3cdssig cdsblkread reset cdssig cdsblkVpixVcolVcolread reset cdssigcdsblk Vpix VcolDouble SamplingCorrelated Double SamplingIMAGING DIVISION4T Pinned Photodiode Pixelreadreset transferVrtb i t l i n esense node M1M2M3M4Advantages:High PSR No kT/C noise Low dark currentDisadvantages Smaller fill factorMore complicated addressing Source follower FPN and Vt drop[3] Kodak, MotorolaIMAGING DIVISION3T Logarithmic Pixelb i t l i n eVrtreadM1M2M3Advantages:High PSRHigh dynamic rangeDisadvantages Smaller fill factor Image lagComplex schemes to compen-sate FPN[4] IMECPixel Physical StructureIMAGING DIVISIONElements of a pixel:•Collection region•Depletion region•Potential barriers•Column and row routing•Power supply routing•Source follower transistors•MicrolensIMAGING DIVISIONPixel Layout & Cross SectionXYXYPixel Array Electrical DesignIMAGING DIVISION •Voltages driving reset transistor- high enough to completely reset pixel to VRT- lower range prevents blooming•Charge injection on pixel from reset transistor•Current through source follower- drive bitline capacitance- minimise Vgs drop•Vt mismatches of source follower reduce dynamic range•Vgs drop from pixel to bitline (body effect)•Current source saturation voltage•Source follower nonlinearityIMAGING DIVISIONPixel Array Electrical DesignIcol ReadVRT ResetVpixVcolVgndVreset(hi)VRT VRT -VchiVRT -Vchi-Vgsn VRT -Vchi-Vgsn-VrdPixel SignalVdssat Vreset(hi)-VtnAims of Readout ChainIMAGING DIVISION•Low power consumption•Low thermal noise•High power supply rejection•Cancel column FPN•Low area overhead•Operate at high frequency•AGC functionIMAGING DIVISIONCrowbar Analogue ReadoutVddcdsblkcdssigbitlines i g n a l b u sb l ac k l e v e l b u sc o l u m n s e l e c tc o l u m n s e l e c tCB−+output gain amplifier[5] JPL, PhotobitcolumnIMAGING DIVISIONCharge Readoutcdsblk cdssigbitlines i g n a l b u sb l ac k l e v e l b u s−+output gain amplifierc o l u m n s e l e c t[6] VLSI VisioncolumnAnalogue Readout IssuesIMAGING DIVISION •Capacitive output busmetal-gnd and switch drain capacitances•Output amplifier input capacitance•Need column buffers•Wide bandwidth amplifiers introduce extra noise•Supply noise couples in via bus capacitance•Multiplex column buffer current to save powerIntegration of ADC in CMOS ImagerIMAGING DIVISIONSpecial Constraints:Technology: Reduced metal layersInput: Non-differential, 1.5V-0.5VLinearity: DNL 10-12bitsINL ~8bits because of pixel source followerPower supply: 3.3V-2.5VPower consumption: 10-20mWPower supply rejection: on-chip DSP, mobile phone fieldsLight induced currentsIMAGING DIVISIONLine Timing in CMOS Imagerword lineD pixV pixMrstMbufMrdReadResetVRT b i t l i n eCDSSIG CDSBCKRead CDSSIG CDSBCKReset ADCADC Conversion & readoutPixel Read60us10usIMAGING DIVISIONper-chip ADCPixelPixelPixelPixelPixelPixelPixelPixelPixelV e r t i c a l S h i f t R e g i s t e r o r D e c o d e rHorizontal Shift Register or Decoderrow 1row 2row 3C o l u m n C i r c u i tC o l u m n C i r c u i tC o l u m n C i r c u i tADCanalogue readout busread[3]read[2]read[1](on-chip or external)IMAGING DIVISIONper-Column ADCPixelPixelPixelPixelPixelPixelPixel PixelPixelV e r t i c a l S h i f t R e g i s t e r o r D e c o d e rHorizontal Shift Register or Decoderrow 1row 2row 3C o l u m n AD C C i r c u i tC o l u m n AD C C i r c u i tC o l u m n digital readout busread[3]read[2]read[1]A D C C i r c u i tREFnReference GenerationIMAGING DIVISION ADC conversion ratesReadout Mode Array Sizeper-chipconversiontimeper-columnconversiontimeQVGA 30fps VGA 30fps XGA 30fps 320 x 240640 x 480960 x 800416ns83ns32ns128us59us31usSXGA 30fps1280 x 96018ns26us。
VGACMOSImageSensor
VGA CMOS Image SensorBF3A03CS1. General DescriptionThe BF3A03 is a highly integrated VGA camera chip which includes CMOS image sensor (CIS) and image signal processing function (ISP). It is fabricated with the world’s most advanced CMOS image sensor process to realize ultra-low dark noise, high sensitivity and very low power imaging system. The sensor consists of a 648 x 488 effective pixel array which has an optical format of 1/6.5 inch. It has integrated noise canceling CDS (Correlated Double Sampling) circuits, analog global gain and separated R/G/B gain controller, auto black level compensation and on-chip 10-bit ADC. The on-chip ISP provides a very smooth AE (Auto Exposure) and accurate AWB (Auto White Balance) control. It provides various data formats, such as Bayer RGB, RGB444, RGB555, RGB565, YCBCR 4:2:2. It has a commonly used two-wire serial interface for host to control the operation of the whole sensor.The product is capable of operating at up to 60 frames per second at 48MHZ clock in VGA mode, with complete user control over image quality and data formatting. All required image processing functions, including exposure control, white balance control, color saturation control and so on, are also programmable through the two-wire serial bus.2. Features●Standard optical format of 1/6.5 inch.●30 frame/sec VGA mode @ 24MHz master clock.●60 frame/sec VGA mode @ 48MHz master clock.●Ultra-low dark noise at high temperature.●Various output formats: YCBCR4:2:2, RGB444, RGB555, RGB565, Raw Bayer (648 x 488).●Power supply: 2.7~3.1V for core, 1.7~3.1V for I/O.●Horizontal /Vertical mirror.●50/60Hz flicker cancellation.●Programmable I/O drive capability.●Automatic black level control.●Image processing function: Lens Shading Correction, Gamma Correction, Bad pixel correction,Color Interpolation, Skin Detection, Low Pass Filter, Color Space Conversion, Color Correction, Edge Enhancement, Auto exposure, Auto White Balance, Color Saturation and Contrast, and Data Format Conversion.●On-chip test pattern generation of many types including customer programmable●Package: CSP, Bare Die3. Applications●Cellular Phone Cameras●Notebook and desktop PC cameras●PDAs●Toys●Digital still cameras and camcorders●Video telephony and conferencing equipments●Security systems●Industrial and environmental systems4. Technical Specifications●Active pixel array: 648 x 488●Pixel size: 3.15μm×3.15μm●Sensitivity: 2.5V/lux.s●Dark current: 1 mV/S at 40℃●Power consumption: TBD●Standby current: 30uA●S/N Ratio: 42dB●Dynamic range: 58dB●Operating temperature: -20~60℃●Stable Image temperature 0~50℃●Optimal lens chief ray angle: 27º5. Functional OverviewRESTRICTIONS ON PRODUCT USE。
消费类电子常用图像传感器(CMOS Image Sensor)介绍
VGA VGA VGA VGA SXGA SXGA SXGA UXGA QXGA
867 CLCC-48 CSP-22 CSP-24 CSP-24 CSP-24 CSP-28 CSP-26 CSP-38 CSP-56
30 YUV/RGB 30 30 30 15 15 15 15 15 YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB RGB
CCD
CMOS
CCD特点： 优点：灵敏度高，噪音小，信噪比大 缺点：生产工艺复杂、成本高、功耗高 CMOS特点： 优点：集成度高、功耗低(不到CCD的1/3) 、成本低 缺点：噪音比较大、灵敏度较低、对光源 要求高
CMOS和CCD应用
CCD因为价格较高更多是应用在摄像、图象扫 描方面的高端技术组件中（太空拍摄，航 空拍摄，医疗成像，非接触测量）。 CMOS则大多应用在一些低端视频产品中（数 码相机，便携摄像机，手机，网络摄像机， 监控摄像机）。
1-4 Image sensor封装工艺
LCC(leadless chip carrier）无引线芯片封装 指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴 装型封装。是高速和高频IC用封装,也称为陶瓷QFN或 QFN-C.电极触点中心距1.27mm。 CSP（chip scale package）芯片级封装 其封装尺寸和芯片核心尺寸基本相同，所以称为CSP， 其内核面积与封装面积的比例约为1:1.1，凡是符合之一 标准的封装都可以称之为CSP。 COB（chip on board）板上芯片封装，工艺过程首先是在基底 表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅 片安放点，然后将硅片直接安放在基底表面，热处理至 硅片牢固地固定在基底为止，随后再用丝焊的方法在硅 片和基底之间直接建立电气连接。
消费类电子常用图像传感器(CMOS Image Sensor)介绍
2.4 常用CMOS Sensor列表
厂商 名称 像素 尺寸
1/6.2
高度
封装
电源
1.5/1.8/2.8/1.5-3.3
帧 率
输出
功率
TBD
Pixel PO6030K plus OVT OV7660 OVT OV7670 OVT OV7680 OVT OV9650 OVT OV9655 OVT OV9660 OVT OV2640 OVT OV3640
VGA VGA VGA VGA SXGA SXGA SXGA UXGA QXGA
867 CLCC-48 CSP-22 CSP-24 CSP-24 CSP-24 CSP-28 CSP-26 CSP-38 CSP-56
30 YUV/RGB 30 30 30 15 15 15 15 15 YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB YUV/RGB RGB
全画幅： 传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。 换算到数码相机，被称为全画幅感光器。例如尼康的D3s，佳能的5D MarkII APS-画幅： 感光器面积为：27.9×18.6mm（28.7×19.1mm），例如：佳能的1D Mark IV APS-C画幅： 感光器面积为：23.6×15.8mm（22.5×15.0mm），例如：尼康的D90， 佳能的500D 消费级画幅： 现在市面上的消费级数码相机主要有： 2/3“（8.8×6.6mm） 1/1.8”（7.718×5.319mm） 1/2.5“（5.38×4.39mm） 手机摄像头，网络/监控摄像头主要有： 1/3",1/4",1/5",1/6",1/8",……
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CMOS的成像原理 1
• CMOS可细分为被动式像素传感器（Passive Pixel Sensor CMOS）与 主动式像素传感器（Active Pixel Sensor CMOS）。
CMOS的成像原理 2
• 从技术角度分析成像原理，核心结构上每单位像素点由一个感光 电极、一个电信号转换单元、一个信号传输晶体管，以及一个信 号放大器所组成。理论上CMOS感受到的光线经光电转换后使电极 带上负电和正电，这两个互补效应所产生的电信号（电流或者电 势差）被CMOS从一个一个像素当中顺次提取至外部的A/D（模/数） 转换器上再被处理芯片记录解读成影像 。 • 具体工作时先由水平传输部采集信号，再由垂直传输部送出全部 信号，故CMOS传感器可以在每个像素基础上进行信号放大，采用 这种方法可进行快速的数据扫描。
Sensor 基本知识
Sensor 概述
• 图像传感器（SENSOR）是一种半导体芯片，其表面包含有几十万 到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电 荷。
• SENSOR可以分为两类： • CCD（charge couple device） ：电荷耦合器件 • CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互补金属氧化 物半导体 （以下以CMOS为例，进行介绍）
CMOS的成像原理 3
• COMS传感器原理模拟图
CMOS Sensor chip structure
CMOS Sensor chip structure
• Active area • Color filter, Bayer Pattern • Control logic
• Row/Column Decoder • ISP
• AE
• AWB • Gamma
CMOS Sensor chip structure
• ISP ( continued ) • Color Interpolation • Color Correction • Color space conversion • Anti-flicker • I2C serial bus • Micro-lens, Lens, Holder, Dimension request trend • Module structure
COB type sensor structure
Lens
Holder
Target thickness: <7mm for VGA <6mm for CIF
Components PCB
IR Filter
Sensor
0.74mm 0.50mm
FPC
Color filter & Bayer Pattern