长春召开“面向高端装备制造的系列化CMOS图像传感器”项目评估会

高端装备制造产业必然成为带动整个装备制造产业升级的重要引擎，成为战略性新兴产业发展的重要支撑。把高端装备制造业作为战略性新兴产业重点培育和发展是走上创新驱动、内在增长轨道的必然选择，是今后相当长一段时期内的重点举措。

中国面对全球竞争加剧，环境资源约束日趋严峻和高级人才短缺等挑战，必须从战略的高度重视以发展高端装备制造业来推动整个装备制造业的振兴，更有效地为各领域新兴产业提供装备和服务的保障。

10月中旬，中科院科技促进发展局在长春组织召开了由中科院长春光机所承担的中国科学院科技成果转移转化重点专项(弘光专项)项目“面向高端装备制造的系列化CMOS图像传感器”项目阶段评估会议。

中科院弘光专项“面向高端装备制造的系列化CMOS图像传感器”项目瞄准高端装备制造领域，以超过多款CMOS图像传感器为转化成果，形成三大系列CMOS图像传感器的定制研发及产业化能力。本项目2019年立项启动，中科院长春光机所为项目依托单位，长光辰芯光电技术有限公司为成果转化主体单位和产品市场推广单位。

截至目前，本项目已超额完成了弘光专项第一阶段第一节点科技目标和产业化目标。海康机器人、华睿科技、福州鑫图、凌云光等多家工业相机制造厂商均已使用本项目成果开发出多款相机产品，项目成果已实现在工业检测、机器视觉、生命科学、天文、医疗、广电等多个领域的广泛应用，推动了我国高端相机制造的技术发展。

高端制造产业既包括传统制造业的高端部分，也包括新兴产业的高端部分，中国已经出现很多专业的第三方研究机构，如“高端装备制造业第三方专业课题研究中心-中国重大机械装备网”。随着社会的进步，科技的发展，课题的研究越来越深入，对研究人员的要求也是越来越高。高端装备是国民经济和国防建设的重要支撑，也是战略性新兴产业其他六个领域的重要支撑。

高端装备制造产业指装备制造业的高端领域，“高端”主要表现在三个方面：

第一，技术含量高，表现为知识、技术密集，体现多学科和多领域高精尖技术的继承;

第二，处于价值链高端，具有高附加值的特征;

第三，在产业链占据核心部位，其发展水平决定产业链的整体竞争力。

CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。

在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。

CMOS图像传感器具有以下几个优点：

1、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是CMOS图像传感器在功能上优于CCD的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。

2、抗辐射能力。总的来说，CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。

3、系统复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。

4、非破坏性数据读出方式。

5、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，CMOS图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能，使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。

CMOS图像传感器基本工作原理

首先，外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。行选择逻辑单元根据需要，选通相应的行像素单元。行像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器，转换成数字图像信号输出。

其中的行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理，并且提高信噪比。

另外，为了获得质量合格的实用摄像头，芯片中必须包含各种控制电路，如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各部分电路按规定的节拍动作，必须使用多个时序控制信号。为了便于摄像头的应用，还要求该芯片能输出一些时序信号，如同步信号、行起始信号、场起始信号等。

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