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  CIS芯片全称是CMOS image sensor互补金属氧化物半导体图像传感器，是一种基于半导体CMOS工艺的图像传感器，于上世纪90年底中期开始广泛商用。当前，CIS芯片已广泛使用于手机、相机、汽车电子、安防等多个领域使用。(当下还有一种广泛使用的图像传感器CCD Charge Coupled Device，电荷耦合器件传感器，在工业类高清相机中使用更多。)

  在上图的各类产品中，CIS是关键部件，承担成像任务，类似传统相机的底片。

  这里先简单回顾下成像的原理：

  基于上述原理，法国的达盖尔于1839年制成了第一台实用的银版照相机，经过几十年的优化在1878年柯达创始人乔治伊士曼成功研制了早期的胶片，为20世纪胶片相机打开了大门，直到1981年1981年推出的第一款可换镜头数码相机Mavica正式拉开了数码相机的序幕。

  回到前序——CIS作为数码相机的核心，取代了传统相机的底片，更准确的说，CIS取代的不仅仅是底片，还包括DEP冲洗，如下图所示：

  胶片主要是通过乳剂(乳剂中包含大量溴化银颗粒)在光照时的化学反应产生潜影(依据光照形状及强度产生不同厚度的银)以保留现实物体的影像。

  为了保留色彩，感光乳剂分为三层，各层分别加入对红、绿、蓝光感光的增感剂及成色剂，最终洗片时通过三层叠加还原真实世界的色彩。

  作为取代胶片的CIS芯片，其本质处理的是电信号，那么它又是如何完成类似胶片的感光过程并保存为图像的呢?这个就要从CIS芯片的构成讲起了。

  在具体介绍CIS芯片构成之前，先普及一下CIS芯片能够成像的基本逻辑：真实世界的物理量一般都是连续变化的，比如温度、比如汽车的加速……为了描述这些信息，会将其进行量化，量化后的物理量就会变成一系列不连续的数据(就是常说的模数转换)，最终这些数据可用于芯片的处理。

  对于CIS芯片，为了表征、处理现实世界的图像，同样需要对图像进行量化：量化的方式是从二维平面角度将图像分割，分割后的区块就是大家熟悉的像素，每一个像素携带指定位置的颜色、亮度、透明度等信息。同样一副图像，量化像素越多，单个像素面积越小，像素携带的信息就越接近原始信息，图像的还原度就会越高。

  为了记录各个像素点的图像信息，CIS芯片中设计了一个像素阵列，每个像素单元都包含一个光电二极管(类似胶片乳剂中的溴化银)，用以实现将对应像素的光信号转换为电信号，最终通过AD采样转换为量化的数字信号，其内部构成如下图所示。

  这其中CIS对于色彩的记录与胶片实现原理类似：胶片是通过红、绿、蓝三层乳剂逐层光照显影记录， CIS芯片通过分光的形式分别来记录同一个像素中红、绿、蓝的亮度。

  具体的CIS芯片电路构成及信号流程如下图所示：

  首先，景物通过成像透镜聚焦到图像传感器像素阵列，每个像素中的光敏二极管将其阵列表面的光强转换为电信号。

  然后通过行选择电路和列选择电路选取希望操作的像素，并将像素上的电信号读取出来，放大后送相关双采样CDS电路处理(相关双采样是高质量器件用来消除图像信号中干扰)，然后信号输出到模拟/数字转换器上变换成数字信号，输入到ISP中进行初步图像处理。

  最终通过各类接口输出到显示屏、存储卡中用以显示和保存。

  从上图可以看出，与一般数字芯片不同，CIS芯片本身包含模拟电路和数字电路，功能上则要实现：

  ◾ 光信号转换成电信号

  ◾ 电信号做放大、去噪处理(光电转换的电信号比较围绕，需要放大)

  ◾ 电信号转换成数字信号

  ◾ 数字信号处理(BLC、DPC等)

  ◾ 最后需要将处理后的数字信号输出到存储、显示单元

  因此，对于CIS芯片的测试，处理常规的电性测试外，还需要针对图像类的参数进行验证，比如感光度、动态范围等等。

  ◾ 感光度ISO

  用来表示CIS芯片的感光能力，当ISO数值愈大时，感光度就愈大

  ◾ 噪声特性

  作为电子器件，CMOS图像传感器上残存的能量以及运作环境温度(运行时间过长)升高会产生自然噪声，这些噪声会被纪录在拍摄的影像画面中。

  ◾ 动态范围

  CIS的动态范围标准定义为：传感器最大的非饱和信号与暗条件下噪声均方差之比。具有较宽动态范围的传感器可以探测更宽的场景照度范围，从而可以得到具有更多细节的图像，简单来说就是图像中同时存在明、暗场景时芯片能够还原的程度。

  这些相关参数的测试，都需要进行图像的抓取和分析，因此对CIS芯片的测试，一般都包括DC测试、Function测试和Image测试，以下是总体的示意图，具体如何进行测试，我们在下一篇详细展开介绍。

       图像抓取及分析