最大和最小兩條道路，Sony&豪威在工業及醫療成像傳感器的最新進展
2021-03-12 13:57:29 EETOP多年來，電荷耦合器件(CCD)是數字成像領域的主流技術，在靈敏度、速度和可靠性方面具有卓越的優勢。然而，隨著制造工藝的提高，基于CMOS的技術已經超越了CCD。索尼注意到了這一趨勢，在2015年開始停止了CCD開發的進程。
柯達數十年來的突破性技術為當前基于CMOS的圖像傳感器鋪平了道路
作為該領域不斷創新的證明，Sony和OmniVision（豪威）最近都發布了針對不同市場的新型CMOS圖像傳感器：分別是工業成像和醫學成像。
由光敏芯片制成的，基于CMOS的圖像傳感器的示意圖，該傳感器引線鍵合至IC封裝。
對這些新設備進行測評，可以為我們提供一個窗口，讓我們了解數字成像的發展方向，以及對從事CMOS圖像傳感器工作的工程師的后續影響。
索尼用于工業成像的高分辨率圖像傳感器
本周，索尼發布了一款大尺寸CMOS圖像傳感器IMX661，號稱擁有 "業界最高有效像素數"，達到1.2768億像素。這個數字對于從事工業成像的工程師來說，究竟意味著什么？
在不影響分辨率的前提下擴大裸片尺寸
在像素大小的靈敏度（傳感器的單個有源元件）和分辨率--相對于芯片大小而言，兩者之間存在著反比關系。
新型Sony1.2768億像素圖像傳感器IMX661，據說在3.5μm像素尺寸下可提供更高的傳感器分辨率
光學安裝的流行標準被稱為C-mount，使用1.1英寸的傳感器，似乎不適合IMX661的3.6型封裝。索尼似乎將其最新設備作為c -mount式光學的替代產品進行營銷，但其圖像分辨率要高得多。
全局快門的價值
IMX661傳感器采用索尼專有技術"Pregius"，提供全局快門。與滾動快門相比，全局快門可以讓傳感器捕捉到高速物體的不失真圖像。
全局快門可消除相對于像素列移動的對象中的圖像失真
雖然進入處理單元的讀出數據仍然是順序的，但光敏元件在全局快門中均勻曝光，確保場景在時間上作為單幀采樣。
完善ADC轉換分辨率
通過查看IMX661的關鍵技術規格，可以發現行業標準電壓（接口為3V3A，1V2D和1V8），以及通過選擇10位到14位ADC分辨率來實現各種幀速率的能力。
改進ADC轉換分辨率的能力為固定攝像機和移動攝像機(如汽車上的攝像機)的應用提供了大量的設計可變性。
OmniVision的醫療級傳感器減少了侵入性診斷
OmniVision正在縮小其醫療級傳感器系列，同時在感光芯片尺寸、分辨率和電力需求方面保持高標準。
破紀錄的傳感器尺寸
在公司最新CMOS圖像傳感器OHOTA10的新聞發布會上，OmniVision公司聲稱，他們已經打破了自己的吉尼斯世界紀錄，擁有“世界上最小的商業圖像傳感器”。新OHOTA10將上一代OV6948的大小從575 μm2減少到550 μm2。
與OV6948相比，OHOTA10的尺寸不斷減小，但分辨率卻翻了一番
為微創探針而設計
OmniVision設想這種新的光學封裝為設計人員打開了一扇門，為診斷應用創造更小的微創探針。
“這些最先進的CIS[CMOS圖像傳感器]技術正在滿足當今關鍵的內窺鏡要求，以更高的圖像質量和更好的對比度來支持醫生的診斷過程或手術過程，同時提高患者的舒適度。”億歐公司成像技術和市場分析師梁晨靜說。
OmniVision表示，新的圖像傳感器可提高圖像質量，同時減少內窺鏡和導管的功耗
“它們還允許在不改變圖像分辨率的情況下，將侵入性較小的成像技術用于神經科，耳鼻喉科或兒科應用。”
提高分辨率，降低功耗
此外，盡管像素尺寸減少了42%，但光學分辨率仍可提高兩倍。
但是，對于設計這些系統的工程師而言，令人興奮的改進包括功耗降低了20％（從25 mW降低到20 mW）以及 感光尺寸從1/36英寸降低到1/31英寸，從而有利于更小的封裝尺寸。
CMOS光學技術的進步之路
正如這些聲明所證明的那樣，基于CMOS的技術具有出色的抗噪性和動態范圍，因為它們集成了放大器并在像素列將模擬信號轉換為數字信號。
基于CMOS的圖像傳感器花了數十年的時間才取代CCD成為主要的光學傳感器。但是，隨著光學芯片制造工藝的改進和像素尺寸的減小，CMOS成為了最重要的技術。
