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        攝像頭上的CMOS圖像傳感器的作用，就是在各種設(shè)備上再現(xiàn)我們眼中的世界。我們對(duì)CMOS圖像傳感器的要求是，能夠分辨各種明暗環(huán)境，具有和人眼相當(dāng)?shù)姆直媛剩€要能夠識(shí)別高速移動(dòng)的物體。

        通過人眼與CMOS圖像傳感器的感知過程做對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光線透過光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)入到光電二極管后，如果光子能量超過了半導(dǎo)體材料的帶隙能量，就會(huì)發(fā)生電離，從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)（electron-hole pair），進(jìn)而產(chǎn)生電流。通過相應(yīng)的電路處理，將這種電流信號(hào)進(jìn)行讀出，就可以形成2D圖像。巧合的是，硅元素的帶隙能量為1.1eV，恰好可以覆蓋人員可見的光譜范圍。

        要想CMOS圖像傳感器的感知能力達(dá)到人眼的級(jí)別，還有許多要突破的地方。要想獲得更高分辨率的CMOS圖像傳感器，就必須將像素尺寸做小。為了適應(yīng)更小的芯片，就需要保證在分辨率至少不降低的情況下，縮小CMOS圖像傳感器的體積。而這些都與工藝水平有著極大的聯(lián)系。

        對(duì)于靜止圖像的中心部分，人眼的分辨率可以達(dá)到將近5.8億像素，而對(duì)移動(dòng)圖像的分辨率只有800萬像素。但是，目前市面上的CMOS圖像傳感器還達(dá)不到這一水平。

        在將CMOS圖像傳感器的像素尺寸減小到1.12μm附近，同時(shí)分辨率提高到1300萬像素之后的一段時(shí)期內(nèi)，CMOS圖像傳感器的性能提升陷入了停頓。通過使用相同的濾色器合并2×2像素技術(shù)，CMOS圖像傳感器的性能提升又進(jìn)入了快車道。根據(jù)最新的研發(fā)報(bào)告，CMOS圖像傳感器的最小像素尺寸已經(jīng)能夠達(dá)到0.7μm的級(jí)別，分辨率也提高到6400萬像素。

        隨著市場需求的演變，CMOS圖像傳感器的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，目前最具有前景的方向是深度傳感領(lǐng)域。在深度傳感領(lǐng)域比較成熟的技術(shù)就是ToF飛行時(shí)間傳感，可以分為dToF（直接飛行時(shí)間）和iToF（間接飛行時(shí)間）。

        iToF的工作原理是基于模擬電荷積累，信號(hào)在距離較遠(yuǎn)的測量過程中會(huì)出現(xiàn)衰減，因此測量范圍會(huì)受到影響。dToF的工作原理是基于SPAD（單光子雪崩二極管），難點(diǎn)在于對(duì)每一個(gè)單光子單元大小的檢測，同時(shí)還要在每個(gè)單元中堆疊才能讀出信號(hào)，這種技術(shù)路線的缺點(diǎn)是難以在分辨率上做提升。

        因?yàn)檫@兩種技術(shù)路線都有各自的優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)應(yīng)的應(yīng)用范圍中做針對(duì)性的改進(jìn)還是沒有問題的。

        總的來說，CMOS圖像傳感器基于廣譜光，可以根據(jù)不同的半導(dǎo)體材料，來針對(duì)不同波長光的傳感，具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。比如，鍺材料常用于紫外波段的傳感，InGaAs（銦鎵砷）材料常用于紅外和近紅外波段。