摄像头上的CMOS图像传感器的作用，就是在各种设备上再现我们眼中的世界。我们对CMOS图像传感器的要求是，能够分辨各种明暗环境，具有和人眼相当的分辨率，还要能够识别高速移动的物体。

        通过人眼与CMOS图像传感器的感知过程做对比可以发现，当光线透过光学系统，进入到光电二极管后，如果光子能量超过了半导体材料的带隙能量，就会发生电离，从而产生电子-空穴对（electron-hole pair），进而产生电流。通过相应的电路处理，将这种电流信号进行读出，就可以形成2D图像。巧合的是，硅元素的带隙能量为1.1eV，恰好可以覆盖人员可见的光谱范围。

        要想CMOS图像传感器的感知能力达到人眼的级别，还有许多要突破的地方。要想获得更高分辨率的CMOS图像传感器，就必须将像素尺寸做小。为了适应更小的芯片，就需要保证在分辨率至少不降低的情况下，缩小CMOS图像传感器的体积。而这些都与工艺水平有着极大的联系。

        对于静止图像的中心部分，人眼的分辨率可以达到将近5.8亿像素，而对移动图像的分辨率只有800万像素。但是，目前市面上的CMOS图像传感器还达不到这一水平。

        在将CMOS图像传感器的像素尺寸减小到1.12μm附近，同时分辨率提高到1300万像素之后的一段时期内，CMOS图像传感器的性能提升陷入了停顿。通过使用相同的滤色器合并2×2像素技术，CMOS图像传感器的性能提升又进入了快车道。根据最新的研发报告，CMOS图像传感器的最小像素尺寸已经能够达到0.7μm的级别，分辨率也提高到6400万像素。

        随着市场需求的演变，CMOS图像传感器的应用范围也在不断扩大，目前最具有前景的方向是深度传感领域。在深度传感领域比较成熟的技术就是ToF飞行时间传感，可以分为dToF（直接飞行时间）和iToF（间接飞行时间）。

        iToF的工作原理是基于模拟电荷积累，信号在距离较远的测量过程中会出现衰减，因此测量范围会受到影响。dToF的工作原理是基于SPAD（单光子雪崩二极管），难点在于对每一个单光子单元大小的检测，同时还要在每个单元中堆叠才能读出信号，这种技术路线的缺点是难以在分辨率上做提升。

        因为这两种技术路线都有各自的优点，在对应的应用范围中做针对性的改进还是没有问题的。

        总的来说，CMOS图像传感器基于广谱光，可以根据不同的半导体材料，来针对不同波长光的传感，具有非常广泛的应用范围。比如，锗材料常用于紫外波段的传感，InGaAs（铟镓砷）材料常用于红外和近红外波段。