La mayoría de cámaras digitales del mercado utilizan cámaras CMOS. En productos que utilizan CMOS como elementos fotosensibles, las tecnologías avanzadas de control de imagen, como la tecnología de mejora automática de ganancia de la fuente de luz de la imagen, la tecnología de control automático de brillo y balance de blancos, la saturación de color, el contraste, la mejora de bordes y la corrección gamma, pueden lograr completamente el mismo objetivo. La cámara CCD tiene el mismo efecto. Limitados por la situación y el desarrollo del mercado, sólo unos pocos fabricantes utilizan sensores de imagen CCD para cámaras, principalmente porque el costo de utilizar sensores de imagen CCD es alto.
Datos ampliados
Sensor de imagen El sensor de imagen utiliza la función de conversión fotoeléctrica del dispositivo optoelectrónico. Convierte una imagen de luz sobre una superficie fotosensible en una señal eléctrica proporcional a la imagen de luz. En comparación con los elementos fotosensibles de fuentes de luz "puntuales", como fotodiodos y fototransistores, el sensor de imagen es un dispositivo funcional que divide la imagen de luz en la superficie receptora de luz en muchas unidades pequeñas y la convierte en una señal eléctrica utilizable. Los sensores de imagen se dividen en tubos de cámara fotoconductores y sensores de imagen de estado sólido. En comparación con los tubos de cámara fotoconductores, los sensores de imagen de estado sólido tienen las características de tamaño pequeño, peso ligero, alta integración, alta resolución, bajo consumo de energía, larga vida útil y bajo precio. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en todos los ámbitos de la vida.
Dispositivo de carga acoplada
CCD es un componente de tecnología de punta utilizado en fotografía, mientras que CMOS se utiliza para productos de baja calidad. Sus ventajas son un menor coste de fabricación y un consumo de energía mucho menor que el CCD. Es por eso que muchos productos con interfaz USB en el mercado no requieren fuente de alimentación externa y son baratos. Aunque existen grandes diferencias en tecnología, la brecha de rendimiento entre CCD y CMOS no es muy grande, pero las cámaras CMOS tienen mayores requisitos para las fuentes de luz, pero este problema básicamente se ha resuelto. El tamaño de los elementos CCD es principalmente de 1/3 de pulgada o 1/4 de pulgada. Con la misma resolución, es mejor elegir un tamaño de elemento mayor. Los sensores de imagen también se denominan elementos fotosensibles.
aplicación de aplicación
¿Sensor de imagen? o elemento fotosensible, es un dispositivo que convierte una imagen óptica en una señal electrónica. Es ampliamente utilizado en cámaras digitales y otros equipos ópticos electrónicos. Los primeros sensores de imagen utilizaban señales analógicas, como los tubos de las cámaras de vídeo. Con el rápido desarrollo de la tecnología digital, la tecnología de fabricación de semiconductores y las redes, el mercado y la industria se enfrentan a la llegada de una era de gran integración de vídeo, audiovisual y comunicación a través de diversas plataformas, que representa el hermoso paisaje de la vida cotidiana humana en el futuro.
Con su aplicación en la vida diaria, es sin duda un producto de cámara digital, y su velocidad de desarrollo puede describirse como cambiante con cada día que pasa. En tan sólo unos años, las cámaras digitales han evolucionado desde cientos de miles de píxeles hasta 4 millones, 5 millones de píxeles o incluso más. No sólo en los países desarrollados europeos y americanos, sino también en los países en desarrollo de China, el mercado de cámaras digitales también está creciendo a un ritmo alarmante. Por lo tanto, su componente clave, el producto sensor de imagen, se ha convertido en el foco de atención actual y futura de la industria, atrayendo inversiones de muchos fabricantes.
Según la categoría de producto, los productos de sensores de imagen se dividen principalmente en sensores CCD, CMOS y CIS. Este artículo presentará principalmente la tecnología y el estado de desarrollo de la industria de los sensores CCD y CMOS.
Historia
Los dispositivos fotosensibles son los componentes centrales de las cámaras industriales. Existen dos tipos de sensores de imagen: CMOS y CCD. La tecnología única de CCD tiene las ventajas de un buen efecto de baja iluminación, una alta relación señal-ruido, una gran transparencia y una buena capacidad de reproducción del color. Se utiliza ampliamente en campos de alto nivel como el transporte y la atención médica. Debido a sus ventajas de imagen, se seguirá utilizando durante mucho tiempo, pero su alto costo y alto consumo de energía también restringen su espacio de desarrollo en el mercado.
CCD y CMOS tienen sus propias ventajas en diferentes escenarios de aplicación. Sin embargo, con la mejora continua del proceso y la tecnología CMOS y la continua caída de los precios de los CMOS de alta gama, creo que CMOS desempeñará un papel importante. El papel en el desarrollo de cámaras de alta definición en la industria de la seguridad ocupará una posición cada vez más importante.
El CCD (dispositivo de carga acoplada) se desarrolló con éxito en los laboratorios Bell en 1969 y posteriormente fue producido en masa por empresas japonesas y otras empresas. Su historia de desarrollo ha sido de casi 30 años. CCD se divide en tipo de línea y tipo de área. El tipo de línea se usa en escáneres de imágenes y máquinas de fax, y el tipo de área se usa principalmente en productos de entrada de imágenes como cámaras digitales (DSC), cámaras de video y cámaras de vigilancia.
Características
Generalmente se cree que los sensores CCD tienen las siguientes ventajas:
Alta resolución
(Alta resolución): El píxel El tamaño es Micron, puede detectar e identificar objetos finos y mejorar la calidad de la imagen. De 1 pulgada, 1/2 pulgada, 2/3 pulgada, 1/4 pulgada a 1/9 pulgada, el número de píxeles aumenta de más de 10.000 a 4-5 millones de píxeles;
Bajo nivel de ruido
(Bajo ruido) Alta sensibilidad: el CCD tiene un ruido de lectura y un ruido de corriente oscuros extremadamente bajos, lo que mejora la relación señal-ruido (SNR). También tiene una alta sensibilidad y puede detectar luz incidente con niveles extremadamente bajos. la luminosidad no se enmascarará, lo que hará que la aplicación del CCD esté menos limitada por el clima;
Amplio rango dinámico
(alto rango dinámico): detecta y distingue la luz fuerte y la luz débil. al mismo tiempo, mejora el rango de aplicación del entorno del sistema y no provocará contraste de señal debido a grandes diferencias de brillo.
Buena curva característica lineal
Linealidad: Existe una buena relación proporcional entre la intensidad de la fuente de luz incidente y el tamaño de la señal de salida, sin perder información del objeto y reduciendo el coste. de procesamiento de compensación de señal;
Alta eficiencia cuántica: Puede registrar luz incidente muy débil si se utiliza con un intensificador de imagen y un proyector, puede incluso detectar escenas distantes en la noche oscura;
Fotosensibilidad de área grande
(campo de visión amplio): la tecnología de semiconductores se puede utilizar para producir chips CCD de área grande. El CCD de 35 mm, que tiene el mismo tamaño que la película tradicional. aplicado a las cámaras digitales y se ha convertido en un reemplazo para las cámaras ópticas profesionales y ventajosas.
Respuesta de amplio espectro: puede detectar luz en un amplio rango de longitudes de onda, aumentar la flexibilidad del sistema y ampliar el campo de aplicación del sistema;
Baja distorsión de imagen
(Imagen de baja distorsión): al utilizar el sensor CCD, el procesamiento de imágenes no se distorsionará y puede reflejar fielmente la información del objeto original;
Tamaño pequeño y peso ligero
El CCD tiene la Características de tamaño pequeño y peso ligero. Puede instalarse fácilmente en satélites artificiales y diversos sistemas de navegación.
Bajo consumo de energía
No se ve afectado por campos electromagnéticos fuertes;
Buena eficiencia de transferencia de carga: este coeficiente de eficiencia afecta la relación señal-ruido y la resolución. Si la eficiencia de transferencia de carga no es buena, la imagen se volverá borrosa;
Se puede producir en masa, tiene una calidad estable, es resistente y no envejece, es fácil de usar y de mantener.
Según el Informe de investigación global de sensores de imagen 54 38 0 de In-Stat 2006, los siete principales fabricantes de la industria CCD son todos fabricantes japoneses y representan el 98,5% de la cuota de mercado mundial. En términos de desarrollo tecnológico, Sony, Philips y Kodak deberían ser los principales fabricantes con características relativamente distintivas.
Semiconductor complementario de óxido metálico
Características
Los sensores CMOS adoptan el proceso CMOS más utilizado en circuitos semiconductores generales y tienen alta integración, bajo consumo de energía y alta velocidad. y bajo costo. En los últimos años, se ha desarrollado rápidamente en un amplio rango dinámico y poca iluminación. CMOS es un semiconductor complementario de óxido metálico, compuesto principalmente de silicio y germanio. Sus funciones básicas se realizan mediante transistores cargados negativamente y positivamente en CMOS. El chip de procesamiento puede registrar la corriente generada por estos dos efectos complementarios e interpretarla como una imagen.
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, CMOS tiene una velocidad de respuesta más rápida que CCD y es más adecuado para el monitoreo de big data en alta definición.
Historia
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? esperar. , 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, logrando así el propósito de reducir el costo de producción de toda la máquina.
Debido a esto, hay más fabricantes que invierten en producción de RD, incluidos más de 30 en los Estados Unidos, 7 en Europa, alrededor de 8 en Japón, 1 en Corea del Sur y 8 en la provincia de Taiwán. El fabricante líder a nivel mundial es 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, Hyundai con una cuota de mercado de 8 y Photobit. con una participación de mercado de aproximadamente 5, la participación de mercado total es 93.
Según las estadísticas de In-Stat, se espera que en 2004 las ventas mundiales de sensores CMOS superen los 654.380 millones de dólares. Los CMOS crecerán rápidamente con una tasa de crecimiento anual compuesta de 62, erosionando gradualmente los campos de aplicación de los mismos. 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.
Mercado
Los sensores de imagen CMOS son un mercado de productos nuevo y la cuota de mercado no es tan constante como en las 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 de 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 seguían ocupando el primer y segundo lugar, con sus cuotas de mercado aumentando a 37,7 y 30,8 respectivamente, mientras que STM ocupó el cuarto lugar y su cuota de mercado cayó a 4,8.
En cuanto a Hyundai, su cuota de mercado cayó bruscamente hasta sólo el 2,1.
Vale la pena mencionar que Photobi experimentó un crecimiento significativo en 2000, con su cuota de mercado global creciendo rápidamente hasta el 13,7, ubicándose en el tercer lugar del mundo. 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 el año 2000 fue ingresar al campo de los productos de mouse óptico a través de alianzas estratégicas con Logitech y Microsoft, pero este era un producto CMOS de muy bajo nivel y no se usaba para capturar imágenes.
Como resultado, este número no está incluido en las estadísticas globales para sensores de imagen, pero indica que Agilent planea ingresar a la óptica basada en tecnología CMOS.
Los principales productos de OmniVision incluyen CIF (352 x 288), VGA (640 x 480), SVGA (800 x 600) y SXGA (1280 x 1024). El sensor de imagen CMOS de 654,38 y 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 2006, 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 más utilizados en las comunicaciones móviles.
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.
Desarrollo
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 última tecnología desarrollada 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 darse cuenta de que un píxel puede percibir 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, Sharp Technology de Taiwán ha liderado recientemente la industria en la producción en masa de sensores de imagen CMOS de 265.438 megapíxeles. La compañía estadounidense cooperó con la fábrica de lentes ópticas de Taiwán para lanzar el tercer módulo CMOS. En el trimestre se lanzó un sensor combinado con lente y las aplicaciones CMOS han comenzado a utilizarse en productos de cámaras digitales de 2 megapíxeles.
Comparación
Los CCD ofrecen buena calidad de imagen, inmunidad al ruido y flexibilidad en el diseño de la cámara. Aunque la adición de circuitos externos aumenta el tamaño y la complejidad del sistema, el diseño del circuito puede ser más flexible para mejorar al máximo el rendimiento especial de la cámara CCD. El CCD es más adecuado para aplicaciones que requieren un rendimiento de cámara muy alto pero que no tienen un control estricto de costos, como astronomía, imágenes médicas de rayos X de alta definición y otras aplicaciones científicas que requieren exposiciones prolongadas y un ruido de imagen estricto.
CMOS es un sensor de imagen que se puede producir utilizando tecnología moderna de producción de circuitos integrados de semiconductores a gran escala. Tiene las características de alto rendimiento, alta integración, bajo consumo de energía y bajo precio. La tecnología CMOS es una tecnología que muchas empresas de investigación y desarrollo de semiconductores de sensores de imagen en el mundo están tratando de reemplazar al CCD. Después de años de arduo trabajo, CMOS, como sensor de imagen, ha superado muchas de sus deficiencias iniciales y se ha desarrollado a un nivel que puede competir con la tecnología CCD en términos de calidad de imagen.
El nivel de CMOS lo hace más adecuado para aplicaciones que requieren poco espacio, pequeño volumen y bajo consumo de energía, pero no tienen requisitos particularmente altos de ruido y calidad de imagen. Por ejemplo, la mayoría de las aplicaciones de inspección industrial con iluminación auxiliar, aplicaciones de seguridad y la mayoría de aplicaciones de cámaras digitales comerciales de consumo.
Parámetros técnicos
Comprender los principios de imagen y los principales parámetros de los chips CCD y CMOS es muy importante para la selección de productos. Del mismo modo, las cámaras fabricadas con el mismo chip y con diseños diferentes pueden tener un rendimiento diferente.
Los principales parámetros de CCD y CMOS son los siguientes:
1.
El tamaño de píxel se refiere al tamaño físico real de cada píxel en la matriz de píxeles del chip. Los tamaños comunes incluyen 14 um, 10 um, 9 um, 7 um, 6,45 um, 3,75 um, etc. El tamaño de los píxeles refleja, en parte, la respuesta del chip a la luz. Cuanto mayor sea el tamaño del píxel, más fotones podrá recibir y más cargas podrá generar en las mismas condiciones de iluminación y tiempo de exposición. Para imágenes con poca luz, el tamaño de píxel es un indicador de la sensibilidad del chip.
2.
La sensibilidad es uno de los parámetros importantes del chip y tiene dos significados físicos. Uno se refiere a la capacidad de conversión fotoeléctrica del dispositivo óptico, que significa lo mismo que capacidad de respuesta. Es decir, la sensibilidad del chip se refiere al voltaje de la señal de salida (corriente) por unidad de exposición dentro de un cierto rango espectral. La unidad puede ser nanoamp/lux nano/lux, voltio/vatio (V/W), voltio/lux,. voltios/lúmenes (V/lm). El otro se refiere a la potencia de radiación (o iluminación) del suelo que el dispositivo puede detectar, que tiene el mismo significado que la tasa de detección. La unidad se puede expresar en vatios (W) o lux.
3. ¿No es fácil anotar?
Debido a las limitaciones del proceso de fabricación, es casi imposible que todos los píxeles de un sensor de megapíxeles sean buenos. La cantidad de píxeles defectuosos se refiere a la cantidad de píxeles defectuosos en el chip (píxeles que no se pueden visualizar de manera efectiva o la inconsistencia correspondiente es mayor que el rango de parámetros permitido). La cantidad de píxeles defectuosos es un parámetro importante para medir la calidad. chip.
4. Sensibilidad espectral
La respuesta espectral se refiere a la capacidad del chip para responder a la luz de diferentes longitudes de onda, generalmente dada por la curva de respuesta espectral.
Desde la perspectiva de las tendencias de desarrollo de tecnología de productos, ya sea CCD o CMOS, la miniaturización y los píxeles altos siguen siendo los objetivos de la investigación y el desarrollo activos en la industria.
Debido al pequeño tamaño de píxel, los productos de imagen tienen mayor resolución, mejor claridad, tamaño más pequeño y aplicaciones más amplias.
A juzgar por las resoluciones de los dos sensores de imagen anteriores, en los próximos años, con un límite de 13.000 a 2 millones de píxeles, el CCD seguirá siendo la corriente principal en los campos de aplicación anteriores, y los sensores CMOS. Será la corriente principal en los siguientes productos. Según un análisis de la industria, desde finales de 2014 hasta principios de 2015, aparecerán en el mercado CMOS de 3 millones de píxeles. Se predice que el momento en que la aplicación del mercado CMOS superará al CCD será generalmente entre 2004 y 2005.
Situación de desarrollo
Ahora se proporciona la relación de vídeo del sensor de imagen. Con una resolución de alta definición (HD) de 1080p, los diseños de cámaras están avanzando hacia el uso de formatos ópticos más pequeños, lo que genera la necesidad de estructuras de píxeles más pequeñas para reducir el costo general del sistema sin comprometer el rendimiento de la imagen o la sensibilidad a la luz.
Los sensores de imagen CCD se han convertido gradualmente en la corriente principal de los sensores de imagen debido a su alta sensibilidad y bajo ruido. Sin embargo, por motivos técnicos, los elementos sensores y los circuitos de procesamiento de señales no pueden integrarse en el mismo chip, lo que da como resultado cámaras ensambladas con sensores de imagen CCD de gran tamaño y que consumen mucha energía.
Los sensores de imagen CMOS son únicos en el mercado de sensores de imagen debido a su pequeño tamaño y bajo consumo de energía. Sin embargo, los sensores de imagen CMOS disponibles inicialmente en el mercado no eliminaron las deficiencias de baja sensibilidad a la luz y baja resolución de imagen, y la calidad de la imagen no era comparable a la de los sensores de imagen CCD.
Si la sensibilidad a la luz del sensor de imagen CMOS se aumenta aún más de 5 a 10 veces y el ruido se reduce aún más, la calidad de imagen del sensor de imagen CMOS puede alcanzar o superar ligeramente la del sensor de imagen CCD. , manteniendo un tamaño pequeño, peso ligero y tiene las ventajas de bajo consumo de energía, alta integración y bajo precio. De esta manera, los sensores de imagen CMOS reemplazarán a los sensores de imagen CCD y funcionarán mejor.
Debido a la aplicación de sensores de imagen CMOS, el desarrollo de sistemas de imagen de nueva generación se ha desarrollado enormemente y, con la formación de economías de escala, sus costos de producción también se han reducido. La calidad de imagen de los sensores de imagen CMOS es ahora comparable a la de los sensores de imagen CCD. Esto se debe principalmente a las mejoras en el diseño del chip del sensor de imagen y a la adición de nuevas funciones a los píxeles en diseños submicrónicos y submicrónicos profundos.
En realidad, más exactamente, un sensor de imagen CMOS debería ser un sistema de imagen. Un sensor de imagen CMOS típico generalmente incluye el núcleo del sensor de imagen (que multiplexa niveles de señal discretos en una sola salida, similar a un sensor de imagen CCD), toda la lógica secuencial, un solo reloj y funciones programables en el chip como ajuste de ganancia, integración. Hora, ventanas y conversores analógico-digital.
De hecho, cuando los diseñadores compran un sensor de imagen CMOS, obtienen un sistema completo que incluye registros lógicos de matriz de imágenes, memoria, generadores de impulsos de sincronización y convertidores. En comparación con los sistemas de imagen CCD tradicionales, la integración de todo el sistema de imagen en un chip no solo reduce el consumo de energía, sino que también tiene las ventajas de ser más liviano, ocupar menos espacio y tener un precio general más bajo.
Fuente de referencia: Enciclopedia Baidu-Sensor de imagen