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HEMA 抱闸(图像传感器技术特点论述)

HEMA 抱闸(图像传感器技术特点论述)

2023-04-04

引言       图像传感器属于光电产业里的光电元件类,随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展,目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来,勾划着未来人类的日常生活的美景。

在日常生活中的应用,数码相机产品的发展速度可以用日新月异来形容短短的几年,数码相机就由几十万像素,发展到400、500万像素甚至更高        在图像传感器类别中,CCD是应用在摄影摄像方面的高端技术元件,CMOS则应用于较低影像品质的产品中,它的优点是制造成本较CCD更低,功耗也低得多,这也是市场上很多采用USB接口的产品无须外接电源且价格便宜的原因。

尽管在技术上有较大的不同,但CCD和CMOS两者性能差距不是很大,只是CMOS摄像头对光源的要求要高一些,但现在该问题已经基本得到解决目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸,在相同的分辨率下,宜选择元件尺寸较大的为好。

图像传感器应用范围        图像传感器属于光电产业里的光电元件类,随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展,目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来,勾划着未来人类的日常生活的美景。

在日常生活中的应用,数码相机产品的发展速度可以用日新月异来形容短短的几年,数码相机就由几十万像素,发展到400、500万像素甚至更高不仅在发达的欧美国家,数码相机已经占有很大的市场,就是在发展中的中国,数码相机的市场也在以惊人的速度增长,因此,其关键零部件——图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象,吸引着众多厂商投入。

以产品类别区分,图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种本文将主要简介CCD以及CMOS传感器的技术和产业发展现状CCD图像传感器        CCD(Charged Coupled Device)于1969年在贝尔试验室研制成功,其发展历程已经将近40多年,从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500万像素。

CCD又可分为线型(Linear)与面型(Area)两种,其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上,而面型主要应用于数码相机(DSC)、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上        一般认为,CCD传感器有以下优点:

● 高解析度(High Resolution):像点的大小为μm级,可感测及识别精细物体,提高影像品质从早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到最近推出的1/9寸,像素数目从初期的10多万增加到现在的400~500万像素。

● 低杂讯(Low Noise),高敏感度:CCD具有很低的读出杂讯和暗电流杂讯,因此提高了信噪比(SNR),同时又具高敏感度,很低光度的入射光也能侦测到,其讯号不会被掩盖,使CCD的应用较不受天候拘束。

● 动态范围广(High Dynamic Range):同时侦测及分辨强光和弱光,提高系统环境的使用范围,不因亮度差异大而造成信号反差现象        ● 良好的线性特性曲线(Linearity):入射光源强度和输出讯号大小成良好的正比关系,物体资讯不致损失,降低信号补偿处理成本。

● 高光子转换效率(High Quantum Efficiency):很微弱的入射光照射都能被记录下来,若配合影像增强管及投光器,即使在暗夜远处的景物仍然还可以侦测到        ● 大面积感光(Large Field of View):利用半导体技术已可制造大面积的CCD芯片晶片,目前与传统底片尺寸相当的35mm的CCD已经开始应用在数码相机中,成为取代专业有利光学相机的关键元件。

● 光谱响应广(Broad Spectral Response):能检测很宽波长范围的光,增加系统使用弹性,扩大系统应用领域        ● 低影像失真(Low Image Distortion):使用CCD感测器,其影像处理不会有失真的情形,使原物体资讯忠实地反应出来。

● 体积小、重量轻CCD具备体积小且重量轻的特性,因此,可容易地装置在人造卫星及各式导航系统上        ● 低耗电力,不受强电磁场影响        ● 电荷传输效率佳:该效率系数影响信噪比、解像率,若电荷传输效率不佳,影像将变得较模糊。

● 可大批量生产,品质稳定,坚固,不易老化,使用方便及保养容易        CCD产业前七大厂商皆为日系厂商,占了全球98.5%的市场份额,在技术发展方面,目前较有特色的主要厂商为索尼、飞利普和柯达公司。

[DividePage:NextPage]各公司在CCD产品方面的优势        飞利普公司具有业界最大尺寸的C C D传感器,在数码相机的应用中,其35mm尺寸的CCD已经应用在“Contax”的数码相机中,成为专业数码相机的代言人。

其次该公司还具有独特的“Frame-Transfer CCD”(面扫描)技术,该产品在应用中,可实现每秒30-60幅的速率这是真正视频信号的速度        柯达的CCD采用了广受好评的ITO CCD(氧化铟锡)技术,而不是传统的聚硅化合物。

其特点是敏锐度更高,透光性比一般CCD提高了20%,对于一般CCD感应较弱的蓝光以及抗杂讯干扰方面有突破性的改善,其对蓝光感应能力提高了2.5倍,同时大幅降低了杂讯干扰,使影像更强锐利、色彩更加准确,为专业数码摄影提供了高解析度、锐利度的影像。

传统CCD使用的是矩形的感光单元,而富士公司2年前研制的“Super CCD(超级蜂窝结构)使用的是八边形的感光单元,使用了蜂巢的八边形结构,因此其感光单元面积要高于传统CCD这样会获得三个好处,一是可以提高CCD的感光度,二是提高动态范围,三是提高了信噪比。

这三个优点加上Super CCD更高的生成像素,成为富士公司在数码相机产品上的最大卖点CMOS图像传感器        CMOS图像传感器于80年代发明以来,由于当时CMOS工艺制程的技术不高,以致于传感器在应用中的杂讯较大,商品化进程一直较慢。

时至今日,CMOS传感器的应用范围也开始非常的广泛,包括数码相机、PC Camera、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具,以及工业、医疗等用途在低档产品方面,其画质质量已接近低档CCD的解析度,相关业者希望用CMOS器件取代CCD的努力正在逐渐明朗。

CMOS传感器有可细分为:被动式像素传感器CMOS与主动式像素传感器CMOS        与CCD相比,CMOS具有体积小,耗电量不到CCD的十分之一,售价也比CCD便宜三分之一的优点        与CCD产品相比,CMOS是标准工艺制程,可利用现有的半导体设备,不需额外的投资设备, 且品质可随著半导体技术的提升而进步。

同时, 全球晶圆厂的CMOS生产线较多,日后量产时也有利于成本的降低另外,CMOS传感器的最大优势,是它具有高度系统整合的条件理论上,所有图像传感器所需的功能,例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC等,都可放在集成在一颗晶片上, 甚至于所有的晶片包括后端晶片(Back-end Chip)、快闪记忆体(Flash RAM)等也可整合成单晶片(SYSTEM-ON-CHIP),以达到降低整机生产成本的目的。

正因为此,目前投入研发、生产的厂商较多,美国有30多家,欧洲7家,日本约8家,韩国1家,台湾有8家而居全球翘楚地位的厂商是Agilent(HP),其市场占有率51%、ST(VLSI Vision)占16%、Omni Vision占13%、现代占8%、Photobit约占5%,这五家合计市占率达93%。

在快速发展的手机应用领域中,以CMOS图像传感器为主的摄相模块将占领80%以上的应用市场        在业界,与CCD传感器不同的另一点是CMOS目前占据市场主要地位的是北美厂商,前三大厂商为Agilent、Omni Vision和Photobit。

因此图像传感器业界的技术、产业竞争,实质上是日本和北美争霸的局面        从产品的技术发展趋势看,无论是CCD还是CMOS,其体积小型化及高像素化仍是业界积极研发的目标因为像素大则图像产品的分辨率越高,清晰度越好,体积越小,其应用面更广泛。

我司近期销售部分产品例举:ITV 节流阀 ITV type B;G1/4, 约长40mm;BOLLFILTER 压差保护器 BOLLFILTER TYP:4.46.2 ;RTK 液位变送器 RTK Typ NI 1342;TROLEX 传感器 TROLEX TX6641.106.101;TROLEX 气体探测器 TROLEX TX6351.01.35.19 ;TROLEX 传感器 TROLEX TX6350.35.246;Watanabe Electric 隔离传感器 Watanabe Electric TW-4M-4-N;详情咨询021-52102978/68/38。