CMOS:新型摄像器件

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互补金属氧化物半导体（CMOS）是制造奔腾处理器的通用技术。作为CCD芯片的一种替代品，CMOS摄像器件使摄像机有较低的功耗、较高的信噪比和较小的总设计。CMOS成像感应头还更抗宇宙辐射，而且用它可以制造多格式摄像机。由于CMOS制造比CCD制造普遍得多，而且制造CMOS摄像器件所需工艺与用于计算机上的微处理器差别不是很大，因此，其成本有望很快低于CCD。

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　　JVC（美国）的Walton说：“我们不得不从数量非常有限的CCD厂商那儿购买CCD，因为生产CCD的公司太少了。”他认为CMOS摄像器件是CCD的一种可行的替代品。为此，JVC和池上在NAB2003推出了三芯片CMOS高清摄像机。两种机型都是箱型，利用了CMOS摄像器件节约空间的特性。

　　Rockwell公司为JVC和池上的摄像机提供了ProCamHD成像感应头。Rockwell CMOS成像感应头设计经理Loose这样描述CMOS和CCD成像感应头之间的区别：“在CMOS芯片上你能做的东西比在CCD芯片上要多得多，在CMOS上你可以有A/D转换器、控制逻辑电路。事实上可以这样说，基于CMOS芯片的摄像机是一种单片摄像机。”业务发展总监Howe补充说，CCD需要2或3个附加的外部芯片才能完成全部的处理。而用CMOS摄像器件，许多这样的处理可以直接在该模子上完成。“因此节省了很多空间，降低了功耗，机身也可以较小。”

　　CMOS摄像器件及其CCD处理器的另一区别是所用的放大器数量。CCD逐像素传递从感应光接收的电荷，并且最终通过一个放大器。CMOS成像感应头每个像素有一个独立放大器。每个像素对应一个放大器使CMOS成像感应头避免CCD在像素数量（相应地分辨率）增加的情况下所具有的一个问题。Loose说：“假如你必须输送一个CCD的全部像素通过一个放大器，此放大器必须在全像素速率下运行，这使之成为一个非常嘈杂的放大器。在CMOS中，每个像素都有其自己的放大器，所有放大器并行工作，而且它们可以慢得多的速度运行。因此其噪声将非常小，这在进入高频时非常重要。”

　　CMOS成像感应技术具备这么多优点，为何姗姗来迟？Loose指出，其实长期以来人们一直都在考虑CMOS成像感应头，但不得不等到制造工艺能够在硅芯片上生产更多的微元件时它才大派用场。他说：“5年前，人们以0.8微米和0.2微米在生产，而且可能更小的尺寸。这些工艺不允许建立非常小的像素和小的总设计。如果许多晶体管很大，你不可能建立小像素。随着工艺缩小至0.25微米、0.18微米等，建立小像素，把你需要的全部功能集成起来以实现与CCD相当的好性能的可行性马上就具备了。”

　　Rockwell在CMOS设计和针对科学应用的高性能大阵列生产方面有10多年的丰富经验，该公司已能够吸收为这些专门应用开发的CMOS技术，并将之与CMOS的生产进展结合起来，向HD视频市场进军。Howe称：“我们的战略是进入高端和演播室市场，接着我们会向中级市场应用进军，此市场产量要高些，有助于进一步降低成本。”

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为使其CMOS摄像器件产品赶在NAB登台亮相，池上在原有的一台产品（HDL-40）内换下了高清CCD。HDL-40很小，约3.5×4×7英寸，重4磅。工程高级副总裁Keil称它尚未充分利用CMOS减少尺寸的能力。他说：“在NAB上，我们把CMOS成像感应头装进HDL-40内，这很方便，又赶上了时间。但最终产品将进一步减少体积，功耗也将显著降低。”

　　至少还有一家摄像机制造商正在采用CMOS摄像器件。汤姆逊广播和媒体解决方案公司采集和制作业务部经理Eveleens称：“我们正在实验室生产CMOS摄像机样机。目前技术水平的成像感应头和技术尚有很多问题，这阻碍在高端、高质量广播摄像机内的应用。这些问题在今后几年内会得到解决，CMOS成像感应头最终将有可能用于广播摄像机内。”

　　现在就断言CCD将寿终正寝言之尚早，但CMOS低功耗、较低的生产成本和高性能的优点显而易见，无疑将在摄像机工业上打上自己的烙印。Walton说：“根据我们在NAB上得到的一些反应，我们正在寻求其它一些功能，包括CMOS用于其它一些类型的摄像机上。”

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