高端裝備制造產(chǎn)業(yè)必然成為帶動整個裝備制造產(chǎn)業(yè)升級的重要引擎，成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。把高端裝備制造業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點培育和發(fā)展是走上創(chuàng)新驅(qū)動、內(nèi)在增長軌道的必然選擇，是今后相當(dāng)長一段時期內(nèi)的重點舉措。

中國面對全球競爭加劇，環(huán)境資源約束日趨嚴(yán)峻和高級人才短缺等挑戰(zhàn)，必須從戰(zhàn)略的高度重視以發(fā)展高端裝備制造業(yè)來推動整個裝備制造業(yè)的振興，更有效地為各領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)提供裝備和服務(wù)的保障。

10月中旬，中科院科技促進(jìn)發(fā)展局在長春組織召開了由中科院長春光機(jī)所承擔(dān)的中國科學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化重點專項(弘光專項)項目“面向高端裝備制造的系列化CMOS圖像傳感器”項目階段評估會議。

中科院弘光專項“面向高端裝備制造的系列化CMOS圖像傳感器”項目瞄準(zhǔn)高端裝備制造領(lǐng)域，以超過多款CMOS圖像傳感器為轉(zhuǎn)化成果，形成三大系列CMOS圖像傳感器的定制研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化能力。本項目2019年立項啟動，中科院長春光機(jī)所為項目依托單位，長光辰芯光電技術(shù)有限公司為成果轉(zhuǎn)化主體單位和產(chǎn)品市場推廣單位。

截至目前，本項目已超額完成了弘光專項第一階段第一節(jié)點科技目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。?？禉C(jī)器人、華?？萍?、福州鑫圖、凌云光等多家工業(yè)相機(jī)制造廠商均已使用本項目成果開發(fā)出多款相機(jī)產(chǎn)品，項目成果已實現(xiàn)在工業(yè)檢測、機(jī)器視覺、生命科學(xué)、天文、醫(yī)療、廣電等多個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，推動了我國高端相機(jī)制造的技術(shù)發(fā)展。

高端制造產(chǎn)業(yè)既包括傳統(tǒng)制造業(yè)的高端部分，也包括新興產(chǎn)業(yè)的高端部分，中國已經(jīng)出現(xiàn)很多專業(yè)的第三方研究機(jī)構(gòu)，如“高端裝備制造業(yè)第三方專業(yè)課題研究中心-中國重大機(jī)械裝備網(wǎng)”。隨著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，課題的研究越來越深入，對研究人員的要求也是越來越高。高端裝備是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的重要支撐，也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)其他六個領(lǐng)域的重要支撐。

高端裝備制造產(chǎn)業(yè)指裝備制造業(yè)的高端領(lǐng)域，“高端”主要表現(xiàn)在三個方面：

第一，技術(shù)含量高，表現(xiàn)為知識、技術(shù)密集，體現(xiàn)多學(xué)科和多領(lǐng)域高精尖技術(shù)的繼承;

第二，處于價值鏈高端，具有高附加值的特征;

第三，在產(chǎn)業(yè)鏈占據(jù)核心部位，其發(fā)展水平?jīng)Q定產(chǎn)業(yè)鏈的整體競爭力。

CMOS圖像傳感器是一種典型的固體成像傳感器，與CCD有著共同的歷史淵源。CMOS圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、時序控制邏輯、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)總線輸出接口、控制接口等幾部分組成,這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過程一般可分為復(fù)位、光電轉(zhuǎn)換、積分、讀出幾部分。

在CMOS圖像傳感器芯片上還可以集成其他數(shù)字信號處理電路，如AD轉(zhuǎn)換器、自動曝光量控制、非均勻補(bǔ)償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等，為了進(jìn)行快速計算甚至可以將具有可編程功能的DSP器件與CMOS器件集成在一起，從而組成單片數(shù)字相機(jī)及圖像處理系統(tǒng)。

CMOS圖像傳感器具有以下幾個優(yōu)點：

1、隨機(jī)窗口讀取能力。隨機(jī)窗口讀取操作是CMOS圖像傳感器在功能上優(yōu)于CCD的一個方面，也稱之為感興趣區(qū)域選取。此外，CMOS圖像傳感器的高集成特性使其很容易實現(xiàn)同時開多個跟蹤窗口的功能。

2、抗輻射能力?？偟膩碚f，CMOS圖像傳感器潛在的抗輻射性能相對于CCD性能有重要增強(qiáng)。

3、系統(tǒng)復(fù)雜程度和可靠性。采用CMOS圖像傳感器可以大大地簡化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。

4、非破壞性數(shù)據(jù)讀出方式。

5、優(yōu)化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元結(jié)構(gòu)中集成了多個功能晶體管的原因，CMOS圖像傳感器也存在著若干缺點，主要是噪聲和填充率兩個指標(biāo)。鑒于CMOS圖像傳感器相對優(yōu)越的性能，使得CMOS圖像傳感器在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

CMOS圖像傳感器基本工作原理

首先，外界光照射像素陣列，發(fā)生光電效應(yīng)，在像素單元內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。行選擇邏輯單元根據(jù)需要，選通相應(yīng)的行像素單元。行像素單元內(nèi)的圖像信號通過各自所在列的信號總線傳輸?shù)綄?yīng)的模擬信號處理單元以及A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號輸出。

其中的行選擇邏輯單元可以對像素陣列逐行掃描也可隔行掃描。行選擇邏輯單元與列選擇邏輯單元配合使用可以實現(xiàn)圖像的窗口提取功能。模擬信號處理單元的主要功能是對信號進(jìn)行放大處理，并且提高信噪比。

另外，為了獲得質(zhì)量合格的實用攝像頭，芯片中必須包含各種控制電路，如曝光時間控制、自動增益控制等。為了使芯片中各部分電路按規(guī)定的節(jié)拍動作，必須使用多個時序控制信號。為了便于攝像頭的應(yīng)用，還要求該芯片能輸出一些時序信號，如同步信號、行起始信號、場起始信號等。

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