Global Shutter和Rolling Shutter是图像传感器的两个主要快门技术类型，分别满足不同应用场景下的成像需求。

Global Shutter能够同时曝光整个场景，是捕捉高速运动的理想选择，通常用于对图像质量要求极高的应用场景，例如体育赛事、交通监控以及需要精确捕捉快速运动物体的应用。在这些场景中，图像的稳定性和准确性至关重要，因为任何形式的运动模糊或失真都会影响所拍摄场景的完整性。

在机器视觉系统中，全局快门通常是首选。比如用于检测生产线上的高速运动物体、进行自动化检测以及执行质量控制任务，即使是轻微的图像失真也会影响检测精度，全局快门所提供的图像准确性和稳定性至关重要。这些年随着成像技术在民用领域的广泛应用，不仅工业领域，在车载甚至消费相机领域Global Shutter图像传感器也越来越广泛地被采用，这一期我们就介绍一下图像传感器Global Shutter技术的演进。

为了和相机的机器全局快门技术区别开，现在图像传感器领域的Global Shutter技术都叫In-Pixel Global Shutter技术，是在1990年代中后期由比利时的一个研究机构（IMEC）提出的。当时在布鲁塞尔自由大学的研究团队提出，在cmos image sensor像素中嵌入电荷存储节点，这样每个像素的感光电荷都可以被单独存储，所有像素可以同时存储，然后再从存储节点中读取转换，被读取电路读出，这项技术被叫做Charge Domain（电荷域） Global Shutter技术。

2000年的时候，这个研究项目组就从IMEC脱离出来，成立了一个创新公司来落实这项技术，这个公司的名字叫FillFactory，他们商业化了世界上第一个in-pixel Global Shutter cmos image sensor。2004年，一个美国半导体公司，美光(Micron)科技收购了FillFactory,把它并入了公司的成像技术部门，2008年，美光科技把成像技术部门分拆出来成立Aptina Imaging, 这就是现在图像传感器巨头On-Semi的前身。Global Shutter图像传感器技术也是on-semi最早占领军工、机器人、车载等市场的一个利器。

其它图像传感器公司自然也不会错过Global Shutter这个技术，在消费相机领域非常成功的日本公司Sony为了和ON-Semi在工业相机图像传感器领域竞争，也开发了自己的Global Shutter图像传感器，2013年，Sony把这个系列申请了一个商标——Pregius。它提供给工业领域客户一个Global Shutter的image sensor，同时图像质量是‘Sony’级别的。从2013年到现在，Pregius系列一直在不断演进，Sony在这个系列采用了很多技术创新，在Pregius中，Sony把memory node靠近PhotoDiode，同时在上方加了遮光罩，避免memory node感光。在2019年的Pregius S中引入了BSI，同时采用了Voltage Domain Global Shutter技术。

电压域Global Shutter技术把存储单元放在电压域，这样做的好处可以减少电荷传输的损失，提高low light performance，而且可以更好地和BSI技术兼容。

Sony在BSI + VDGS这一技术领域一直保持优势，还把它扩展到Stack image sensor这个新的架构中——把存储单元放在另一层电路中，这样可以给Pixel留出更多的空间，提高fill factor，还可以放更大的memory capacitor。

2000年到2010年间，美国的斯坦福大学和麻省理工学院提出了Digital Pixel Sensor (DPS) 的概念，即在每个pixel后面跟一个ADC+Memory，这个结构就是现在所说的Digital Domain Global Shutter的基础。

这一架构在目前来看还太超前，Pixel的efficiency比较低。但是这个想法很由启发性。Sony在α-9相机的图像传感器设计中借鉴了这个想法，设计了一个DRAM sensor结构。

据说现在新兴的一些图像传感器类型，比如Burst Image Sensor, Event Image Sensor，数字域Global Shutter的‘思路’有所应用；还有些公司为了能‘弯道超车’也开始在他们的设计中采用这个技术，但是这个技术至今还没有在主流产品获得应用。