Sensor CMOS
Entre las cámaras analógicas y las cámaras de red de definición estándar, la CCD es la más utilizada y domina el mercado desde hace mucho tiempo. El CCD se caracteriza por una alta sensibilidad, pero una velocidad de respuesta lenta, lo que no es adecuado para el modo de escaneo progresivo de alta resolución utilizado por las cámaras de vigilancia de alta definición. Por lo tanto, después de ingresar a la era de la vigilancia de alta definición, la gente ha ido reconociendo gradualmente el CMOS y los dispositivos fotosensibles CMOS se han utilizado ampliamente en cámaras de vigilancia de alta definición.
La principal ventaja de utilizar CMOS para CCD es que ahorra mucha energía. A diferencia de los CCD, que están compuestos de diodos, los circuitos CMOS casi no consumen energía estática. Esto hace que el consumo de energía del CMOS sea sólo aproximadamente 1/3 del del CCD normal. Un problema importante de CMOS es que cuando se procesan imágenes que cambian rápidamente, la conversión de corriente es demasiado frecuente y se produce un sobrecalentamiento. Por lo tanto, si la corriente oscura se suprime bien, no es un gran problema. aparecerá fácilmente.
Se han desarrollado dispositivos CMOS retroiluminados de 720P y 1080P, y su rendimiento de sensibilidad es cercano al del CCD. En comparación con los sensores CMOS con iluminación de superficie, los sensores CMOS retroiluminados tienen grandes ventajas en cuanto a sensibilidad (S/N), lo que mejora significativamente el efecto de disparo en condiciones de poca luz, por lo que disparar en entornos con poca luz puede reducir en gran medida el ruido.
Aunque los productos de cámaras megapíxeles basados en tecnología CMOS tienen algunas deficiencias en entornos con poca luz y en el procesamiento de ruido de señal, estas no afectarán fundamentalmente sus perspectivas de aplicación. Además, importantes empresas internacionales están dando un paso adelante para resolver estos dos problemas. Creo que en un futuro próximo, el efecto de CMOS será cada vez más cercano al de CCD, y el precio de los equipos CMOS será menor que el de los equipos CCD.
Se ha convertido en un hecho indiscutible que CMOS se utiliza más en la industria de la seguridad que CCD. Aunque la resolución de los sensores CCD del mismo tamaño es mejor que la de los sensores CMOS, si no se consideran las restricciones de tamaño, la ventaja del CMOS en términos de cantidad puede superar efectivamente las dificultades en la fabricación de elementos fotosensibles de gran tamaño, de modo que el CMOS tendrá Más ventajas en resoluciones más altas. Además, la velocidad de respuesta de CMOS es más rápida que la del CCD, que es más adecuado para el monitoreo de big data en alta definición. En comparación con el CCD, CMOS tiene las ventajas de un tamaño pequeño, un consumo de energía 1/10 menor que el CCD y un precio 1/3 menor que el CCD.
En comparación con los productos CCD, CMOS es un proceso estándar que puede utilizar equipos semiconductores existentes sin requerir inversión adicional en equipos. La calidad se puede mejorar con la mejora de la tecnología de semiconductores. Al mismo tiempo, hay muchas líneas de producción de CMOS en las fábricas de obleas a nivel mundial, lo que también ayudará a reducir los costos durante la producción en masa en el futuro. Además, la mayor ventaja de los sensores CMOS es su alta integración del sistema. En teoría, todas las funciones requeridas por el sensor de imagen, como desplazamiento vertical, registro de desplazamiento horizontal, control de sincronización, CDS, ADC...etc. , se puede integrar en un chip, e incluso todos los chips, incluidos los chips de back-end y Flash RAM, se pueden integrar en un sistema en chip, lo que reduce el costo de producción de toda la máquina.
Debido a esto, hay más fabricantes que invierten en I+D y producción, incluidos más de 30 en Estados Unidos, 7 en Europa, alrededor de 8 en Japón, 1 en Corea del Sur y 8 en la provincia de Taiwán. Los principales fabricantes del mundo son Agilent (HP) con una cuota de mercado de 565.438+0%, ST (VLSI Vision) con una cuota de mercado de 65.438+06%, Omni Vision con una cuota de mercado de 65.438+03% y Hyundai con una cuota de mercado del 8%, Photobit es de aproximadamente el 5% y la cuota de mercado total es del 93%.
Según las estadísticas de In-Stat, para 2004, se espera que las ventas globales de sensores CMOS superen los 654,38+8 mil millones de dólares estadounidenses. Los CMOS crecerán rápidamente a una tasa de crecimiento anual compuesta del 62%, erosionándose gradualmente. la cuota de mercado de los dispositivos CCD. Especialmente en el campo de rápido desarrollo de las aplicaciones para teléfonos móviles en 2013, los módulos de cámara basados en sensores de imagen CMOS ocuparán más del 80% de su mercado de aplicaciones. Los sensores de imagen CMOS pertenecen a un mercado de productos nuevos y la cuota de mercado no es tan constante como en industrias maduras. Por ejemplo, en el mercado CMOS, Agilent, OmniVision, STM y Hyundai están clasificados en orden por volumen de envío, con cuotas de mercado del 24%, 22%, 14% y 14% respectivamente, entre las que se encuentra STM. Sin embargo, después de sólo un año de competencia en el mercado, Agilent y OmniVision todavía ocupaban el primer y segundo lugar, y sus cuotas de mercado aumentaron hasta el 37,7% y el 30,8% respectivamente, mientras que STM ocupó el cuarto lugar y su cuota de mercado cayó bruscamente hasta el 4,8%. En cuanto a Hyundai, su cuota de mercado cayó bruscamente hasta el 2,1%. Vale la pena mencionar que Photobi experimentó un rápido crecimiento en el mercado global en el año 2000. Los envíos de estos tres fabricantes representaron el 82,2% de los envíos globales. De este análisis se puede ver que la concentración de fabricantes en esta industria es bastante densa, por lo que al observar la dinámica y el desarrollo de los tres fabricantes anteriores, podemos ver la dirección de desarrollo futuro de la industria y la tecnología de Xu.
Los principales productos de Agilent son el HDCS-1020 CIF (352*288) de segunda generación y el HDCS-2020 VGA (640*480) de segunda generación, que se utilizan principalmente en cámaras digitales, teléfonos móviles, PDA y cámaras de PC y otros dispositivos de información emergentes. Además, otra estrategia exitosa de Agilent en 2000 fue formar alianzas estratégicas con Logitech y Microsoft para ingresar al campo de los productos de mouse óptico. Pero este es un producto CMOS de gama muy baja y no se utiliza para capturar imágenes, por lo que este número no está incluido en las estadísticas globales de sensores de imagen, pero muestra la intención de planificación de Agilent de introducir componentes ópticos basados en tecnología CMOS.
Los principales productos de OmniVision incluyen: CIF (352x288), VGA (640 x 480), SVGA (800 x 600) y SXGA (1280 x 1024). El sensor de imagen CMOS de 654,38+0,3 millones de píxeles desarrollado por Omnivision se utiliza ampliamente en cámaras digitales. La industria generalmente cree que un millón de píxeles es el punto de inflexión entre el uso de CMOS y CCD. La entrada exitosa de CMOS en este mercado es suficiente para ilustrar la penetración del desarrollo de la tecnología CMOS en el mercado. En el futuro, puede reemplazar a CCD. la aplicación de productos de imágenes de gama baja. Omnivision 2006 54 Un sensor CMOS de nivel CIF (352 x 288) desarrollado en mayo de 2038+0, que se caracteriza por un bajo consumo de energía. Su mercado objetivo son los teléfonos móviles y su estrategia de desarrollo de productos coincide con la de las principales instituciones de investigación. En el mercado de la telefonía móvil, los módulos de cámara con módulo CMOS se han convertido en los productos con la mayor cantidad de aplicaciones de comunicación móvil.
Photobit fue un gran éxito en el año 2000. En 2001, Photobit tomó la iniciativa en el desarrollo del sensor de imagen CMOS del modelo de producto PB-0330. Este producto utiliza un convertidor digital lógico de un solo chip, que es la segunda generación de VGA de 1/4 de pulgada (640 x 480). También presenta el sentido de imagen CMOS del modelo de producto PB-011. Photobit lanzó estos dos productos principalmente para cámaras digitales y cámaras de PC, que se diferencian del posicionamiento de OmniVision CIF (352 x 288) en el mercado de la telefonía móvil. Ha lanzado dos sensores de imagen con diferentes resoluciones, CIF (352 x 288) y VGA (640 x 480), y su alcance comercial está destinado a cubrir los mercados de gama baja y media-alta. En 2013, la industria desarrolló una nueva tecnología para sensores de imagen CMOS: C3D. La característica más importante de la tecnología C3D es la uniformidad de la respuesta de los píxeles. La tecnología C3D redefine el rendimiento del generador de imágenes (incluido el rendimiento general del sistema) y mejora el rendimiento estándar de los sensores de imagen CMOS en términos de uniformidad y corriente oscura.
A principios de 2014, la empresa estadounidense Foveon demostró públicamente su recientemente desarrollada tecnología Foveon X3, que inmediatamente atrajo gran atención en la industria. Foveon X3 es el primer conjunto de sensores de imagen del mundo que puede capturar todos los colores en un solo píxel. Los dispositivos de acoplamiento fotoeléctrico tradicionales sólo pueden detectar la intensidad de la luz pero no la información del color. Es necesario pasar por un filtro de color para percibir la información del color, al que llamamos filtro de Bayer. El Foveon X3, por otro lado, detecta el color a diferentes profundidades dentro de un píxel: la capa más externa detecta el azul, la segunda capa el verde y la tercera capa el rojo. Se basa en el efecto de absorción del silicio sobre la luz de diferentes longitudes de onda para lograr que un píxel detecte toda la información del color. Ya existen sensores de imagen CMOS que utilizan esta tecnología y su producto de aplicación es la cámara digital "Sigma SD9".
Esta innovadora tecnología ofrece imágenes más claras y mejores colores. En comparación con los sensores de imagen anteriores, el X3 es el primero en detectar el color a través de un sensor fotoeléctrico de silicio incorporado. La tecnología de Foveon ha logrado un gran avance en la tecnología fotosensible de semiconductores tradicional y tiene el efecto de subvertir la tecnología tradicional. Creo que Foveon X3 tendrá un futuro brillante.
En términos de productos de píxeles de alta resolución, RuiSight Technology de Taiwán ha liderado recientemente la industria en la producción en masa de sensores de imagen CMOS de más de 265.438 megapíxeles. La empresa estadounidense cooperó con la fábrica de lentes ópticas de Taiwán en el tercer trimestre. , se lanzaron el módulo sensor CMOS y la lente, y las aplicaciones CMOS comenzaron a usarse en productos de cámaras digitales de 2 megapíxeles.
Sensor de imagen lineal CMOS DLIS-2K: el sensor de imagen lineal reconstruido de puerto único más rápido del mundo. Rango de medición: 200 nm ~ 1100 nm Señal de salida: El sensor de imagen digital de matriz lineal DLIS-2K incluye 4 filas de píxeles, cada fila tiene 2081 píxeles ópticos y 16 píxeles negros. Tres de las filas son píxeles cuadrados de 4 × 4 micrones y la otra fila son píxeles rectangulares de 4 × 32 micrones. Utilizando el método de muestreo múltiple correlacionado (CMS), su sensibilidad equivalente puede alcanzar 160 V/lux-s. Cada línea puede controlar la exposición y la salida a voluntad. Además, el muestreo de fondo puede utilizar valores tradicionales de muestreo doble correlacionado (CDS) o configurarse en valores de luz ambiental controlados por el usuario. El sensor está controlado por un puerto serie de 3 cables e integra nuestro convertidor analógico a digital (D/AD) distribuido de alta velocidad patentado de 8 a 11 bits, XtremEIX y tecnología de sensor de columna activa para maximizar la funcionalidad de la aplicación.
Lectura adicional: sensor de imagen CMOS de escaneo de línea configurable DLIS serie 2k. Todos los sensores DLIS-2K utilizan la tecnología avanzada de píxeles de fotodiodo (APD) del edificio y la arquitectura IP de píxeles de imágenes patentada de Panavishen. Estos sensores de imagen lineal reconfigurados ofrecen un alto rendimiento a bajo costo, combinando alta sensibilidad, velocidad y versatilidad para abordar muchas aplicaciones en los mercados de electrónica de consumo, industrial, automotriz y tecnológico. Los analistas creen que la valoración de las empresas industriales mundiales es el mercado mundial de sensores de imagen, que ascendió a 11.700 millones de dólares en 2012. En general, los sensores de imagen se han expandido a áreas industriales y comerciales como la biometría, la visión artificial, la transmisión, las cámaras de cine y la medicina, como las cámaras de video, las cámaras de seguridad y de computadora, los dispositivos de comunicación portátiles y las aplicaciones de electrónica de consumo. En la industria automotriz, existe la necesidad de agregar índices angulares, asientos ocupados, sensores de control de crucero, sistemas de salida de carril y cámaras de visión trasera. El generador de imágenes del DLIS-2K es un sensor de cuatro cables con conversión analógica a digital de 11 bits, alto rango dinámico y sensibilidad mejorada asociada con el muestreo múltiple (CMS). El sensor se puede utilizar en espectroscopia, códigos de barras, pantallas táctiles, reconocimiento óptico de caracteres, visión artificial, medición y otras aplicaciones. Estos avances tecnológicos patentados permiten productos con flexibilidad en la adquisición y lectura de imágenes, que incluyen: resta de luz ambiental, sobremuestreo, modos de lectura sin pérdidas, diferentes integraciones, umbralización automática y lectura de píxeles de 120 MHz en modo de alta resolución. No tiene precedentes. El sensor ambiental DLIS combina digitalización de 12 bits y sustracción automática de luz de umbral. Esto proporciona un chip de salida binaria simple que permite la eliminación del centro de masa para códigos de barras, pantallas táctiles o cualquier aplicación que requiera encontrar una ubicación o muchas partes de un sistema. El usuario también puede introducir señales analógicas, es decir, la aplicación puede requerir digitalización. Los modos de funcionamiento se pueden mezclar o combinar, con cuatro combinaciones posibles de píxeles para muchas aplicaciones diferentes, lo que convierte a esta serie en la solución óptima. “Nuestro objetivo es resolver problemas a precios muy competitivos y expandir el mercado de pantallas táctiles con sensores de imagen programables y códigos de barras. La tecnología de sensores de imagen CMOS de Tower y las capacidades de fabricación son de clase mundial, entre nuestro equipo de diseño y los ingenieros de Tower. La estrecha interacción nos ayuda a lograr resultados rápidos. producción", afirmó Jeffrey Zarnowski, director de tecnología de Panavishen Imaging. “Estamos muy satisfechos con la línea de sensores de imagen lineal de Panavishen, ya que estos productos contribuirán significativamente a la producción de innumerables dispositivos en una variedad de mercados al combinar nuestro proceso avanzado de píxeles de fotodiodo (APD) y el IP de píxeles con la combinación de imágenes patentada de Panavishen. , permitimos capacidades de obtención de imágenes que antes eran inalcanzables con imágenes lineales", afirmó el Dr. Avisrum, vicepresidente y director general de la Unidad de Negocios Especializados de Tower Semiconductor. La tecnología de 0,18 micrones de la torre permite convertidores analógicos a digitales con selección de bits en el chip y velocidades de transferencia de datos más altas que los productos anteriores. El proceso APD de Tower muestra mejoras y la IP del píxel es más sensible que los fotodiodos estándar con altas propiedades de transferencia de carga. La combinación de la tecnología Tower y la arquitectura de imagen Panavishen permite píxeles de 4 x 32 micrones con una sensibilidad de más de 100 V/lux segundos.