發(fā)展階段

圖像傳感器的核心功能是將自然界的光線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所以可以稱之為電荷耦合器（這也是CCD (Charged Coupled Device)圖像傳感器名稱的由來）。常見的圖像傳感器分為CCD和CMOS兩種。在安防視頻監(jiān)控處于模擬標(biāo)清時(shí)代，CCD圖像傳感器是主流，比較有代表性的是SONY 639，673，811，都是模擬監(jiān)控時(shí)代的經(jīng)典產(chǎn)品。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，芯片技術(shù)發(fā)展，安防視頻監(jiān)控進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)高清時(shí)代以后，CCD圖像傳感器產(chǎn)品逐漸被淘汰，CMOS圖像傳感器成為主流，現(xiàn)在很難看到搭載CCD圖像傳感器的安防攝像機(jī)了。2010年起，CCD市場(chǎng)占有率不斷下降，2017年SONY停止生產(chǎn)CCD傳感器。在其他圖像視頻領(lǐng)域，比如機(jī)器視覺，醫(yī)療等還能看見CCD圖像傳感器的身影，特別是高級(jí)別的掃描儀以及軍方器材仍然為CCD所壟斷。

分類

圖像傳感器分為CCD和CMOS兩種。
CCD即是Charged Coupled Device，電荷耦合器。電荷耦合器件(Char ge Coupled Device )，傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出。

CMOS即Complementary Metal Oxide Semiconductor，翻譯成中文就是互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體。與CCD不同，CMOS傳感器中每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。

CCD傳感器技術(shù)1969年由貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)科學(xué)家發(fā)明，1971年CCD圖像傳感器誕生。2009年這兩個(gè)科學(xué)家因?yàn)閷?duì)CCD發(fā)展的貢獻(xiàn)而榮獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。
CMOS技術(shù)出現(xiàn)的稍早一些，1963年由美國快捷半導(dǎo)體公司的一個(gè)工程師發(fā)明。最開始是作為一種集成電路的設(shè)計(jì)工藝，后來用這種工藝來生產(chǎn)有源像素感測(cè)器，也就是CMOS圖像傳感器。
前面分析了CCD和CMOS的結(jié)構(gòu)的不同，正是因?yàn)檫@種不同影響了二者各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
同等條件下，CMOS使用的元器件相對(duì)少，因而功耗較低，數(shù)據(jù)吞吐速度也比CCD更快。同時(shí)，CMOS由于每個(gè)像素上都有放大器，分別讀出數(shù)據(jù)，導(dǎo)致圖像不一致性和噪聲大。而CCD僅從一個(gè)節(jié)點(diǎn)讀出數(shù)據(jù)，圖像一致性好，噪聲少。

CCD&CMOS比較

主要技術(shù)參數(shù)

低照：Starvis,SNR1s

寬動(dòng)態(tài)：WDR/DOL-HDR/BLC

紅外：NIR

像素：分辨率，靶面尺寸

全局快門

靈敏度，信噪比

功耗

常見圖像傳感器尺寸

技術(shù)發(fā)展（以Sony為例）

2007年，Column-Parallel A/D conversion circuit-equipped CMOS image sensors。每個(gè)垂直行的像素都有一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以并行方式排列。在這種布置中，從垂直信號(hào)線讀取的模擬信號(hào)可以通過最小距離直接傳送到每一行的ADC，這減少了在模擬傳輸期間進(jìn)入信號(hào)的噪聲造成的圖像質(zhì)量損失，并且加快了信號(hào)的讀出。噪聲也通過雙重噪聲消除來降低。

2009年，背照式CMOS圖像傳感器。從硅襯底的背面接收光線，增加了進(jìn)光量和光損失，提高了靈敏度。

2012年，堆疊CMOS圖像傳感器。堆疊結(jié)構(gòu)，像素部分和電路部分分層，實(shí)現(xiàn)更高分辨率，更多功能，結(jié)構(gòu)更緊湊。

2015年，Cu-Cu連接器的堆疊CMOS圖像傳感器。像素芯片和邏輯電路芯片之間用銅片連接，無需通過像素芯片或特殊區(qū)域提供電氣連接，提高良片生產(chǎn)效率，生產(chǎn)更小尺寸的傳感器，擴(kuò)展更多功能。

現(xiàn)在，AI sensor。在傳統(tǒng)sensor邏輯芯片層上加上AI功能，直接輸出結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，或者可選AI模型。真正的edge AI。Sony的第一款A(yù)I cmos sensor IMX500/501。