圖像傳感器的作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)隨后由圖像信號(hào)處理器等處理為照片或視頻。CMOS圖像傳感器有兩種快門(mén)方式，卷簾快門(mén)(rolling shutter)和全局快門(mén)(global shutter)。

下面這幅圖大家應(yīng)該很熟悉，非常形象的說(shuō)明了兩種快門(mén)方式在拍攝快速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)的差異。左圖rolling shutter因?yàn)槊啃械膒ixel曝光時(shí)間差異而形成了果凍效應(yīng)。

Rolling shutter:  Pixel并不在同一時(shí)間曝光，而是采用逐行曝光的方式，從而導(dǎo)致一幀圖像內(nèi)每行曝光時(shí)間的起始點(diǎn)有差異。

Global Shutter:  可以允許所有的pixel在同一時(shí)間開(kāi)始和結(jié)束曝光，曝光結(jié)束后再順序讀出。因?yàn)樗蠵ixel曝光的時(shí)間都在同一時(shí)間點(diǎn)，不會(huì)有時(shí)間差，所以不會(huì)出現(xiàn)拍攝快速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)的果凍效應(yīng)。

和rolling shutter不同，評(píng)價(jià)global shutter sensor有一個(gè)重要的參數(shù)Parasitic Light Sensitivity (PLS) 代表了當(dāng)shutter結(jié)束之后，sensor的光敏感度。這個(gè)值通常用dB表示，越小越好。

為了實(shí)現(xiàn)Global Shutter， 電路的復(fù)雜程度會(huì)高于rolling shutter。實(shí)現(xiàn)Global Shutter有3種方式。

Charge domain

光子轉(zhuǎn)換為電子之后，在轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)之前，存儲(chǔ)在memory node。這樣的方式好處是可以進(jìn)行CDS（correlated double sampling）, 噪聲特性好。缺點(diǎn)在于存儲(chǔ)空間需要占用一部分感光面積，會(huì)減低sensor的靈敏度。

Voltage domain

光子轉(zhuǎn)換為電子、在FD轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再存儲(chǔ)在memory node。但通常來(lái)說(shuō)，這種方式噪聲特性不好。

Digital domain

這個(gè)方式是這幾年隨著工藝發(fā)展新提出來(lái)的，要實(shí)現(xiàn)digital domain global shutter，需要產(chǎn)生的信號(hào)可以實(shí)時(shí)輸出，也就是說(shuō)每個(gè)pixel需要一個(gè)單獨(dú)的ADC。這種方式目前還沒(méi)有商用，還停留在學(xué)術(shù)研究階段。

回到Sony的全局快門(mén)傳感器，2013年Sony發(fā)布第一顆Pregius CMOS sensor, 2.3 MP IMX174， pixel size 5.78um。相比與之前的產(chǎn)品，做了以下升級(jí):

1：第4代Pregius S是Sony首次在全局快門(mén)采用BSI技術(shù)?？梢栽跍p小pixel size同時(shí)保持優(yōu)良的畫(huà)質(zhì)，pixel size減小到2.76μm。

2：更高分辨率、更高幀率

分辨率提高到24.5M，幀率也在原基礎(chǔ)上大大提升。

3：更大的入射角度，更高靈敏度

4：功能升級(jí)

Pregius S支持Dual ADC，可實(shí)現(xiàn)一幀內(nèi)High/Low analog gain讀出，sensor內(nèi)combine，從而實(shí)現(xiàn)HDR。

快門(mén)間隔縮短到2us。

sensor可以輸出一個(gè)信號(hào)反映真實(shí)的曝光觸發(fā)時(shí)間（Eg：該信號(hào)可以用來(lái)給閃光燈同步或其他應(yīng)用）