在 1975 年數(shù)碼相機(jī)發(fā)明以前，人們記錄影像的方式是使用膠片。它的工作過(guò)程可以概述為：光線經(jīng)過(guò)照相機(jī)鏡頭，然后由快門(mén)的速度來(lái)決定曝光量的多少。光線使膠片上的銀鹽產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最后在膠片上生成影像的潛影。經(jīng)過(guò)暗房里的沖洗形成影像并制成底片。利用調(diào)配將底片顯影最終印出。

1969 年 10 月，史密斯和波利在貝爾實(shí)驗(yàn)室吃午餐時(shí)，討論產(chǎn)生了靈感。午餐后繼續(xù)探討，當(dāng)天就構(gòu)想出了 CCD 這個(gè)無(wú)處不在的成像發(fā)明。不過(guò)，從造出樣機(jī)到研制出科學(xué)家和攝影師都可以使用的實(shí)用技術(shù)，這條路漫長(zhǎng)而艱難。盡管 CCD 后來(lái)主宰了天文學(xué)領(lǐng)域，但它在剛發(fā)明時(shí)分辨率非常低，根本派不上實(shí)際用場(chǎng)。當(dāng)時(shí) CCD 的信噪比很差，不大容易看得出它是否會(huì)有遠(yuǎn)大的前程。

圖像傳感器是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號(hào)。與光敏二極管，光敏三極管等“點(diǎn)”光源的光敏元件相比，圖像傳感器是將其受光面上的光像，分成許多小單元，將其轉(zhuǎn)換成可用的電信號(hào)的一種功能器件。圖像傳感器分為光導(dǎo)攝像管和固態(tài)圖像傳感器。與光導(dǎo)攝像管相比，固態(tài)圖像傳感器具有體積小、重量輕、集成度高、分辨率高、功耗低、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等特點(diǎn)。因此在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

CCD是應(yīng)用在攝影攝像方面的高端技術(shù)元件，CMOS則應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中，它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本較CCD更低，功耗也低得多，這也是市場(chǎng)很多采用USB接口的產(chǎn)品無(wú)須外接電源且價(jià)格便宜的原因。盡管在技術(shù)上有較大的不同，但CCD和CMOS兩者性能差距不是很大，只是CMOS攝像頭對(duì)光源的要求要高一些，但該問(wèn)題已經(jīng)基本得到解決。CCD元件的尺寸多為1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜選擇元件尺寸較大的為好。圖像傳感器又叫感光元件。

圖像傳感器 [2] ，或稱(chēng)感光元件，是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)的設(shè)備，它被廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)和其他電子光學(xué)設(shè)備中。早期的圖像傳感器采用模擬信號(hào)，如攝像管(video camera tube)。隨著數(shù)碼技術(shù)、半導(dǎo)體制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)和業(yè)界都面臨著跨越各平臺(tái)的視訊、影音、通訊大整合時(shí)代的到來(lái)，勾劃著未來(lái)人類(lèi)的日常生活的美景。以其在日常生活中的應(yīng)用，無(wú)疑要屬數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品，其發(fā)展速度可以用日新月異來(lái)形容。

短短的幾年，數(shù)碼相機(jī)就由幾十萬(wàn)像素，發(fā)展到400、500萬(wàn)像素甚至更高。數(shù)碼相機(jī)不僅在發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家已經(jīng)占有很大的市場(chǎng)，就是在發(fā)展中的中國(guó)，數(shù)碼相機(jī)的市場(chǎng)也在以驚人的速度在增長(zhǎng)，因此，其關(guān)鍵零部件——圖像傳感器產(chǎn)品就成為當(dāng)前以及未來(lái)業(yè)界關(guān)注的對(duì)象，吸引著眾多廠商投入。以產(chǎn)品類(lèi)別區(qū)分，圖像傳感器產(chǎn)品主要分為CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器兩種。本文將主要簡(jiǎn)介CCD以及CMOS傳感器的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

此前，索尼半導(dǎo)體在6月初時(shí)，，媒體發(fā)言人就旗下一項(xiàng)業(yè)務(wù)說(shuō)明會(huì)上表示，“就目前多方手機(jī)技術(shù)迭代現(xiàn)狀來(lái)看，在未來(lái)幾年(2024年)智能手機(jī)的畫(huà)質(zhì)或?qū)⒊^(guò)部分單反相機(jī)的圖像質(zhì)量”。相信不少朋友會(huì)對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)嗤之以鼻。畢竟以傳感器尺寸對(duì)光線捕捉的能力來(lái)看，目前像素質(zhì)量的保證才是相機(jī)畫(huà)質(zhì)的保證重點(diǎn)，手機(jī)所使用的CMOS傳感器還是相對(duì)較小。

近日，相關(guān)資訊顯示，索尼集團(tuán)將向蘋(píng)果提供最新最先進(jìn)的圖像傳感器，該組件預(yù)計(jì)將出現(xiàn)在明年上市的下一代iphone中。索尼半導(dǎo)體解決方案公司(SonySemiconductorSolutions)開(kāi)發(fā)了這款新圖像傳感器，該集團(tuán)公司將在日本長(zhǎng)崎工廠生產(chǎn)，并向蘋(píng)果和其他智能手機(jī)制造商開(kāi)始發(fā)貨。

值得大家關(guān)注的是，自小米與索尼發(fā)布全新聯(lián)合研制的一英寸IMX989手機(jī)影像傳感器之后，后續(xù)的國(guó)產(chǎn)旗艦相機(jī)好像不使用一英寸傳感器便會(huì)不入流。結(jié)合上文和此前11月7日索尼中國(guó)宣發(fā)的手機(jī)圖像傳感器品牌來(lái)看——光喻LYTIA來(lái)看，或許明年將集中爆發(fā)一場(chǎng)手機(jī)計(jì)算攝影的大變革。但目前還不得而知索尼將提供給蘋(píng)果的新傳感器規(guī)格。

但是在新傳感器的相關(guān)描述中，有這樣一篇資訊報(bào)道，“索尼新圖像傳感器將每個(gè)像素的飽和信號(hào)水平提高了一倍，這使得它可以捕捉更多的光，同時(shí)還可以減少在某些設(shè)置下的過(guò)度曝光或曝光不足”。因此，該傳感器不僅能夠更好地在弱光下表現(xiàn)，而且能夠更好地測(cè)量完全不同的曝光，比如被太陽(yáng)強(qiáng)烈照射逆光的臉。

格科微近期接受投資者調(diào)研時(shí)稱(chēng)，目前已經(jīng)完成了 3200 萬(wàn)像素的技術(shù)研發(fā)，后續(xù)將向 5000 萬(wàn)像素乃至 1 億像素拓展。后續(xù)希望通過(guò)差異化技術(shù)，給出不同的解決方案，快速進(jìn)入安卓市場(chǎng)高端芯片的陣營(yíng)。

格科微表示，“CMOS 圖像傳感器，我們需要承認(rèn)海外是有一定程度上的領(lǐng)先，因此我們更需要建設(shè)好臨港工廠，加快研發(fā)速度。事實(shí)上，我們采用了新的機(jī)器設(shè)備、在自有工廠進(jìn)行開(kāi)發(fā)，研發(fā)效率有了倍速提升?！?

了解到，今年 8 月，格科微發(fā)布單芯片 3200 萬(wàn)像素 CMOS 圖像傳感器 ——GC32E1。該產(chǎn)品采用格科微最新 FPPI 專(zhuān)利技術(shù)的 GalaxyCell 0.7μm 工藝，配合 4Cell Bayer 架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)等效 1.4μm 像素性能，同時(shí)支持 sHDR 視頻錄像，為高端智能手機(jī)前攝需求提供成熟的高像素解決方案。該產(chǎn)品已在首批品牌客戶送測(cè)，預(yù)計(jì) 2022 年底投入量產(chǎn)。

GC32E1 是格科微首顆基于最新 FPPI 專(zhuān)利技術(shù) 0.7μm 像素的圖像傳感器，支持 3200 萬(wàn)全像素輸出。搭配手機(jī)平臺(tái) Remosaic 解碼功能，可實(shí)現(xiàn)高分辨率、細(xì)節(jié)豐富、色彩鮮艷的圖像效果。在夜間、暗態(tài)等環(huán)境，支持 4Cell 合成等效 1.4μm 800 萬(wàn)像素輸出，可拍出明亮清晰的照片。

在視頻應(yīng)用上，GC32E1 支持交錯(cuò)式的 stagger HDR 技術(shù)，可輸出 Full HD 60fps 圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)手機(jī)平臺(tái)可合成為 30fps 保留高光色彩和低光細(xì)節(jié)的畫(huà)面，增加約 30% 的動(dòng)態(tài)范圍，擴(kuò)展視頻拍攝場(chǎng)景，進(jìn)一步提升體驗(yàn)。