手机相机中的图像传感器是什么导体？

机当中的图像传感器和其他的电子零件一样，用的也是半导体材料手机中的传感器是指手机上的那些能够通过芯片来感应的元器件，如反应距离值、光线值、温度值、亮度值和压力值等。和所有的电子元件一样，这些传感器都在越变越小，性能越来越强，同时成本也越来越低。通过传感器采集的各种数据，经由手机的程序软件分析计算，生成了各种应用。如今的手机，已经在我们的社交、金融支付、运动监测、娱乐、学习等各方面提供了极其便利的功能。今天，我们来为您扒一扒手机中的各种传感器一、温度传感器 （Temperature sensor）原理：温度传感器 temperature transducer，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。用途：监测手机内部以及电池的温度许多智能手机都配置有温度传感器，有的还不止一个。区别就在于它们的目的是监测手机内部以及电池的温度。如果发现某一部件温度过高，手机就会关机，防止手机损坏。 扩展功能方面，温度传感器也能检测外界空气中的温度变化，甚至是用户当前的体温。当今智能手机的技术水平快速更新，很大程度来源于手机中的传感器技术的创新突破，利用基础传感器的集成应用和软件支持，手机研发人员开发出了许多酷炫的手机功能二、加速度传感器（Acceleration sensor）原理：与重力传感器相同，也是压电效应，通过三个维度确定加速度方向，但功耗更小，但精度低。用途：计步、手机摆放位置朝向角度。加速度传感器的概念和重力传感器略微有些重叠，但事实上却又不一样。加速度传感器是多个维度测算的，是指x、y、z三个方向上的加速度值，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。比如测量手机的运动速度和方向，当用户拿着手机运动时，会出现上下摆动的情况，这样可以检测出加速度在某个方向上来回改变，通过检测这个来回改变的次数，可以计算出步数。在游戏里能通过加速度传感器触发特殊指令。日常应用中的一些甩动切歌、翻转静音等也都用到了这枚传感器。加速度传感器功耗小但精度低。通常运用在手机中可用来计步、判断手机朝向的方向。加速度传感器的概念和重力传感器略微有些重叠，但事实上却又不一样。加速度传感器是多个维度测算的，是指x、y、z三个方向上的加速度值，主要测算一些瞬时加速或减速的动作。比如测量手机的运动速度和方向，当用户拿着手机运动时，会出现上下摆动的情况，这样可以检测出加速度在某个方向上来回改变，通过检测这个来回改变的次数，可以计算出步数。在游戏里能通过加速度传感器触发特殊指令。日常应用中的一些甩动切歌、翻转静音等也都用到了这枚传感器。加速度传感器功耗小但精度低。通常运用在手机中可用来计步、判断手机朝向的方向。三、重力传感器（G-Sensor）原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平方向。用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠）。透过压电效应来实现。重力传感器内部有一块重物与压电片整合在一起，透过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平的方向。运用在手机中时，可用来切换横屏与直屏方向。在一些游戏中也可以通过重力传感器来实现更丰富的交互控制，比如平衡球、赛车游戏等。

CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。CCD：电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。CMOS和CCD同为感光元件，只不过技术不一样而已 。CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。CCD只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多摄像头生产厂商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。新一代的CCD朝向耗电量减少作为改进目标，以期进入照相手机的行动通讯市场；CMOS系列，则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合，藉由后续的影像处理修正噪点以及画质表现， 特别是 Canon 系列的 EOS D30 、EOS 300D 的成功，足见高速影像处理晶片已经可以胜任高像素CMOS 所产生的影像处理时间与能力的缩短；CMOS未来跨足高阶的影像市场产品，前景可期。 但由于低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。因为CMOS结构相对简单，与现有的大规模集成电路生产工艺相同，从而生产成本可以降低。从原理上，CMOS的信号是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，前者更为敏感，速度也更快，更为省电。现在高级的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工艺还不是十分成熟，普通的 SMOS 一般分辨率低而成像较差。优点缺点的分析CCD技术成熟，成像质量好，毕竟它是现在应用的最广泛的成像元件，优点在于1）CCD从一开始就是为图像而生。CCD从根本上说，就是采用为图像和电荷传输优化设计的制造技术。这种技术，保证了CCD的性能不会因为减小像素尺寸，而发生降低。这种专用技术的应用，当然也造成了CCD的一大劣势－－不能集成其他图像处理功能到这块传感器上。2）CCD传感器从根本上避免了由于像素窜扰产生的fixed-pattern noise (固定图样噪声，FPN)，以及temporal noise（暂时噪声）。而这两种噪音在CMOS上是永远不能避免的。但它也有其缺点：1）耗电量大。早期的数码相机有“电老虎”的“美誉”，主要原因之一便来自CCD。虽然现在采用低温多晶硅显示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相机的功率，但CCD依然是数码相机的耗电大户——CCD从数码相机一开机便随时保持着工作状态，更是无谓地消耗大量的电能。2） 工艺复杂，成本较高。CCD复杂的结构决定了它制造工艺的复杂性，因而到目前为止，CCD还只有为数不多的几家电子产业巨头能生产。3）像素提升难度大。CCD前两个缺点也直接导致了这一个缺点，CCD像素提升无非是通过两个途径：第一，保持感光元件单位面积不变而增大CCD面积，在大面积CCD上集成更多的感光元件。但是这种方式会导致CCD成品率降低，制造成本更高，功耗更大，在民用领域这是不现实的；第二，缩小感光元件单位面积，在现有水平的CCD面积上集成更多感光元件。但是这种方法会减少感光元件的单位感光面积，降低CCD整体的灵敏度和动态范围，影响画质。相比CCD，CMOS有几个最突出的优点：1） 价格低廉，制造工艺简单。CMOS可以利用普通半导体生产线进行生产，不象CCD那样要求特殊的生产工艺，所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸与成品率都不如CCD有很多限制。2）耗电量低。虽然CMOS的滤镜布局与CCD差别不大，但在感光单元的电路结构上却有很大差别。CMOS每个感光元件都具备独立的电荷/电压转换电路，可将光电转换后的电信号独立放大输出——这比起CCD将所有的信号全部收集起来再放大输出，速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像时才会工作，所以比CCD更省电。但CMOS同样存在缺点，如果在使用数码相机时成像动作较多，那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的电流而产生热量，导致杂波并影响画质。3）便于集成。通过CMOS工艺可以方便地做出具有缓存、像素级图像处理、A/D、D/A集成的SoC方案。CCD结构和原理上不允许这么做。4）CMOS图像传感器结构上便于采用高速的并行读取体系。就像今年IEEE一个会议上，SONY发布了连拍速度高达60FPS的CMOS传感器。从读取架构上看，CMOS具有决定性的优势。由于CCD原理、结构的限制，它不能采用这种并行的读取架构，只能另辟蹊径。CMOS在整合电路方面比 CCD要来的好，CMOS可以与手机内部的其它硬件做整合，除此之外，CCD的技术来自日本，各国无法自行生产，因此 CCD成本方面都明显来的比较高。在未来手机上的相机都以更高像素为趋势，CCD组件则比较符合手机上的应用，在高像素拍照手机的体积方面上占优势，不然到底是相机上面加上了手机？还是手机上附加了相机？就要看厂商们的研发上，能否再进一步突破。

---