OV3640成像芯片500万像素CMOS推出

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CMOS（互补金属氧化物半导体）影像传感器的领先独立供货商OmniVision Technologies, Inc.于2008年10月1日推出全球首款1/4英寸500万像素系统级芯片(SOC)影像传感器OV5642（见图一）。新推出的OV5642同时采用了于2008年5月27日推出的OmniBSI （OmniVision Back SideIllumination）技术和TrueFocus影像信号处理器，是迄今为止OmniVision最先进的传感器，它结合了1.4微米OmniBSI像素和最先进的TrueFocus影像信号处理器。OmniBSI技术使得OV5642能够实现高质量的低照度性能(>500mV/Lux-sec)，而先进的嵌入式TrueFocus影像信号处理器则提供了一个完整的芯片照相机的所有功能，包括景深扩展功能 (EDoF)。
    OmniBSI架构采用了与传统CMOS影像传感器技术截然不同的方法。OmniBSI采用背面照度(Back Side Illumination)技术，使得OmniVision能够在提供更出色影像质量的同时将其像素尺寸降低到0.9微米，这是数字影像技术不断小型化的关键。BSI技术颠倒CameraChip传感器的上下层，因此传感器可以通过原本是传感器底层的硅基来收集光线。这种方法与传统的前面照度(Front Side Illumination)影像传感器不同，在FSI影像传感器上，到达感光区的光线在某种程度上被传感器中能将光子转换成电子的金属和介电层所限制。FSI方法会阻碍光线到达像素或使光线偏离像素，最终降低填充系数，并带来像素之间串扰等其它问题。BSI颠倒了各层之间的安排，从而使得金属和介电层位于传感器阵列的下方，为光线提供了到达像素最直接的通道。这种新方法优化了光线吸收，使得OmniVision能够建立一种超过1.4微米所有性能指标的1.4微米BSI像素，其性能指标甚至超过大多数1.75微米FSI像素。两者的分别请参考下图所示。
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   OmniBSI架构提供了多项超越FSI的性能改进，包括每单位区域更强的灵敏度、更高的量子效率以及减少串扰和光响应非均匀性，所有这些改进都能够显著改善影像质量。由于光线直接到达硅基，因此影像传感器的填充系数获得了显著改善，从而可以提供同类最佳的微光敏感度。显著增高的主光线角度(ChiefRayAngle)能够实现更短的镜头高度，从而可支持更薄的相机模块，这种模块是新一代超薄手机的理想之选。最后，BSI技术可支持更大的孔径尺寸，从而可实现更低的光圈系数，凭借出众的相机性能推动性能更卓越相机模块的开发。
( Q% H# V4 W3 n' {0 n% {   OmniVision工艺设计副总裁HowardRhodes表示：“根据现行设计规则，将FSI像素架构缩小至1.4微米或以下带来了一些真正的挑战，因为金属线和晶体管正不断使像素光圈接近其物理极限——光的波长。要想利用传统FSI像素技术解决这一问题将需要转换为65nm铜工艺技术，这会大大增加生产的复杂性和成本。由于支持三层以上的金属，BSI实现了巨大的生产优势，同时无需转变为更小的工艺节点。这意味着可简化布线，且与FSI传感器相比，芯片尺寸更小，同时不会带来因转变为更小的工艺节点而产生的复杂性和额外成本。” “BSI 使 OmniVision能够在继续采用我们所被公认的产品0.11微米制程技术的同时，进一步巩固其在数位影像技术领域的竞争优势。这为OmniVision，并最终为我们的客户创造巨大的成本与性能优势。”
   嵌入式TrueFocus影像信号处理器是OmniVision功能最强大的信号处理引擎，它不仅提高了影像质量和相机性能，同时还使用传统的标准透镜技术实现了景深扩展。TrueFocus使用先进的降噪、亮度和色彩校正算法在无需损失细节的情况下降低了色彩噪音，并利用影像锐化技术将色彩失真降至最低，从而生成十分清晰的彩色影像。
   OmniVision营销部副总裁 Bruce Weyer表示：“对我们的客户而言，OV5642无论是在传感器性能还是影像处理方面都是全球最好的解决方案。通过采用OmniBSI技术，我们得以将我们功能最强大的TrueFocus影像信号处理器植入传感器，而无需增加硅的使用或改用成本更高的制程节点。OV5642为我们的客户设计质量和性能更高的手机上，提供了更具成本效益的途径。”
   为进一步提高相机性能和改善使用者体验，OV5642配备了一个用于提高影像稳定性的内部防手振装置，并支持缩略图和Scalado标签，以实现快速预览和变焦。它还带有一个可通过内部微控制器进行调节的嵌入式自动对焦控制器。其自动对焦机制可通过通用 I/O进行控制。
   OV5642能够以每秒15张画面 (fps) 的速度输出全分辨率视频。它还支持60 fps 的720p高清视频以及30fps的1080p高清视频。此外，OV5642提供了桥接(Bridging)及雏菊链(DaisyChain)支持，使辅助相机能够通过数字视讯接口(DVP)同时使用影像信号处理器，同时通过双通道 MIPI接口提供不间断的视频输出。经过集成的JPEG压缩引擎则简化了有限频宽端口的数据传输过程。在识别和存储功能方面，OV5642使用了一次性可程序设计(OTP)内存。