图像传感器的历史沿革

　　1873 年，科学家约瑟·美(Joseph May)及伟洛比·史密夫(WilloughbySmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流，由此，电子影像发展开始，随着技术演进，图像传感器性能逐步提升。

　　20 世纪50 年代——光学倍增管(Photo Multiplier Tube，简称PMT)出现。

　　1965年至1970年，IBM、Fairchild等企业开发光电以及双极二极管阵列。

　　1970年，CCD图像传感器在Bell实验室发明，依靠其高量子效率、高灵敏度、低暗电流、高一致性、低噪音等性能，成为图像传感器市场的主导。

　　90年代末，步入CMOS时代。

　　▲图像传感器的历史沿革

　　1. 光电倍增管

　　光电倍增管（简称PMT），真空光电管的一种。工作原理是：由光电效应引起 ，在PMT入射窗处撞击光电阴极的光子产生电子，然后由高压场加速，并在二次加工过程中在倍增电极链中倍增发射。

　　光电倍增管是一种极其灵敏的光检测器，可探测电磁波谱紫外，可见和近红外范围内光源，提供与光强度成比例的电流输出，广泛应用于验血，医学成像，电影胶片扫描（电视电影），雷达干扰和高端图像扫描仪鼓扫描仪中。

　　▲光电倍增管

　　2. CCD

　　CCD全称为Charge Coupled Device，中文翻译为"电荷藕合器件"。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。因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。CCD是电子设备， CCD在硅芯片（IC）中进行光信号与电信号之间的转换，从而实现数字化，并存储为计算机上的图像文件。

　　数字成像始于1969年，由Willard Boyle和George E. Smith于AT＆T贝尔实验室发明 。最初致力于内存——“充电'气泡'设备”，可以被用作移位寄存器和区域成像设备 。

　　2009年， Willard Boyle和George E. Smith获得诺贝尔物理学奖 。

　　1997年，卡西尼国际空间站使用CCD相机（广角和窄角） 。美国宇航局局长丹尼尔戈尔丁称赞CCD相机“更快，更好，更便宜”；声称在未来的航天器上减少质量，功率，成本，都需要小型化相机。而电子集成便是小型化的良好途径，而基于MOS的图像传感器便拥有无源像素和有源像素（3T）的配置。

　　3. CMOS图像传感器

　　CMOS全称为ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，中文翻译为互补性氧化金属半导体。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。

　　CMOS图像传感器使得“芯片相机”成为可能，相机小型化趋势明显 。

　　▲“芯片相机”上的带有有缘像素转换器的CMOS有效像素传感器

　　1995年2月，Photobit公司成立，将CMOS图像传感器技术实现商业化 。

　　1995-2001年间，Photobit 增长到约135人，主要包括：私营企业自筹资金的定制设计合同、SBIR计划的重要支持（NASA / DoD）、战略业务合作伙伴的投资，这期间共提交了100多项新专利申请。

　　CMOS图像传感器经商业化后，发展迅猛，应用前景广阔，逐步取代CCD成为新潮流。

　　2001年11月 ，Photobit被美光科技公司收购并获得许可回归加州理工学院。与此同时，到2001年，已有数十家竞争对手崭露头角，例如Toshiba，ST Micro，Omnivision，CMOS图像传感器业务部分归功于早期的努力促进技术成果转化。后来，索尼和三星分别成为了现在全球市场排名第一，第二。后来，Micron剥离了Aptina，Aptina被ON Semi收购，目前排名第4。CMOS传感器逐渐成为摄影领域主流，并广泛应用于多种场合 。

　　▲CMOS应用领域

　　▲ CMOS图像传感器发展历程