Ventajas de los sensores CMOS

Un requisito previo para el uso generalizado de los últimos sensores CMOS es su alta sensibilidad, tiempos de exposición cortos y tamaño de píxel reducido. Una medida de la sensibilidad de los píxeles es el producto del factor de relleno (la relación entre el área sensible a la luz y el área total del píxel) y la eficiencia cuántica (la cantidad de electrones producidos por los fotones que bombardean la pantalla). Los sensores CCD tienen un gran factor de llenado debido a sus características técnicas inherentes. En los sensores de imagen CMOS, para lograr especificaciones de ruido y niveles de sensibilidad comparables a los convertidores CCD, los sensores de imagen CMOS están equipados con sensores de píxeles activos (APS), lo que da como resultado una reducción en el factor de relleno porque una porción considerable de la superficie de los píxeles está amplificado El transistor ocupa menos espacio, dejando menos espacio disponible para el fotodiodo. Por lo tanto, un objetivo de desarrollo importante de los sensores CMOS actuales es ampliar el factor de llenado. FillFactory puede aumentar considerablemente el factor de llenado mediante una tecnología patentada que puede convertir el área máxima de una oblea de silicio CMOS estándar en un área fotosensible. A medida que el tamaño del píxel se reduce, resulta cada vez más difícil aumentar el factor de relleno. Actualmente, la tecnología más popular es cambiar de la iluminación lateral frontal tradicional (FSI) a la iluminación lateral trasera (BSI). Los transistores, como el amplificador y los circuitos de interconexión, se colocan en la parte posterior, dejando la parte frontal completamente para los fotodiodos, logrando así un factor de llenado del 100% (como se muestra en el esquema de la derecha).

Además, para un sensor de imagen industrial típico, dado que muchas escenas se graban en condiciones de poca iluminación, tener un amplio rango dinámico puede resultar muy beneficioso. Los sensores de imagen CMOS logran esto mediante múltiples operaciones de pendiente: la curva de conversión se compone de líneas rectas con diferentes ángulos de inclinación, que juntas forman una curva característica no lineal. Por lo tanto, las partes oscuras de una escena pueden ocupar una gran parte del rango de conversión del convertidor analógico-digital integrado: aquí la curva característica de conversión es más pronunciada, lo que permite una alta sensibilidad y un alto contraste. El aplanamiento de la parte superior de la curva característica capturará varios órdenes de magnitud de sobreexposición en partes brillantes de la imagen y las representará en una escala más detallada. Operar el LUPA-4000 en modo de pendiente múltiple logrará un rango dinámico óptico de 90 dB y un rango de conversión A/D de 10 bits.

Los sensores de imagen CMOS de la serie IM-001, resolución VGA, van un paso más allá; están diseñados para aplicaciones de automoción. Sus píxeles están compuestos por fotodiodos que proporcionan hasta 120 dB de rango dinámico adaptativo. Estos sensores se utilizan en módulos de cámara ACM 100 para aplicaciones automotrices. Se dice que este módulo de cámara es la primera solución de cámara totalmente integrada: esta solución de visión se considera un componente clave de los futuros sistemas de seguridad automotriz para la protección del conductor, la prevención de colisiones, el soporte de visión nocturna y la guía de seguimiento de neumáticos.

Además, para aplicaciones portátiles e independientes de la red eléctrica, la tecnología CMOS, conocida por su bajo consumo energético, tiene una clara ventaja: los sensores de imagen CMOS están diseñados para tensiones de alimentación de 5V y 3,3V. Por otro lado, los chips CCD requieren un voltaje de suministro de energía de aproximadamente 12 V y tienen que usar un convertidor de voltaje, lo que resulta en un mayor consumo de energía. La integración de funciones de control y sistema en un sensor CMOS aporta otra ventaja en términos de consumo total de energía: elimina todas las líneas de conexión externas a otros componentes semiconductores. Su controlador de alta potencia ahora ha sido abandonado porque el consumo de energía de la comunicación interna dentro del chip es mucho menor que el que se logra externamente a través de la PCB o el sustrato.