Датчик изображения (image sensor) — это своего рода «электронный глаз». Он преобразует свет, проходящий через линзу, в электрические сигналы. Эти устройства широко используются в нашей повседневной жизни. Они применяются не только в цифровых камерах и других устройствах, которые переводят видимые сцены в цифровые данные. Датчики изображения также находят применение в специализированных камерах, способных воспринимать ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, поляризованный свет и другие виды излучения. Такие камеры используются на производстве для захвата и анализа информации, недоступной человеческому глазу.
Датчик изображения выполняет роль, аналогичную плёнке в пленочном фотоаппарате или сетчатке глаза у человека. Его параметры определяют качество изображения или точность его анализа.
Технические параметры
Существуют два основных типа датчиков изображения: технология изготовления CCD (ПЗС) и технология изготовления CMOS - КМОП матрица (image sensors: CCD and CMOS image).
Датчики изображения делятся на два основных типа: CCD - ПЗС (прибор с зарядовой связью) и CMOS - КМОП (комплементарный металлооксидный полупроводник). CMOS (КМОП-датчики) обладают рядом преимуществ по сравнению с ПЗС, включая более высокую скорость работы и меньшее энергопотребление. Эти качества делают их предпочтительным выбором для цифровых камер в различных областях применения.
В 2004 году компания Sony сделала важный шаг в своём развитии, переключившись с CCD (ПЗС-матриц), которые тогда занимали значительную долю рынка, на CMOS КМОП-матрицы, хотя ранее она только начала работать в этом сегменте. Благодаря многолетнему опыту и знаниям в области CCD (ПЗС-матриц), Sony вложила значительные средства в разработку и производство CMOS КМОП-матриц. Сегодня Sony является лидером на рынке датчиков изображения этого типа.
Сравнительный структурный анализ CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП датчиков изображения)
Изображение получаемое CCD (ПЗС-матрицы)
Свет преобразуется в электричество каждым фотодиодом, который затем передает это электричество. Усилитель, расположенный на выходе, усиливает электричество и преобразует его в сигнал.
Изображение получаемое CMOS-сенсора изображения
Каждый фотодиод оснащен усилителем, благодаря чему преобразованное электричество усиливается непосредственно на месте и преобразуется в сигнал. Все эти сигналы передаются мгновенно.
CMOS-датчик изображения: ключевые особенности
CMOS-датчик работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем CCD-датчик. Он также совместим с системной интеграцией, что позволяет размещать на одном чипе как аналоговые, так и цифровые схемы.
Первоначальные модели CMOS-датчиков уступали CCD-датчикам в качестве изображения из-за большего уровня шума и меньшей чувствительности. Однако благодаря технологическим инновациям удалось значительно улучшить качество как движущихся, так и статичных изображений, сделав их лучше, чем у CCD-датчиков. Благодаря высокому качеству изображения, скорости работы и низкому энергопотреблению, CMOS-датчики активно используются в различных камерах.
Характеристики CMOS-датчиков изображения Sony
В 2007 году компания Sony выпустила CMOS-датчик изображения с оригинальной схемой аналого-цифрового преобразования в параллельном режиме, обеспечив высокую скорость и низкий уровень шума. Затем, в 2009 году, мы представили на рынок CMOS-датчик изображения с задней подсветкой, который вдвое повысил чувствительность по сравнению с традиционными моделями. Он превзошел по характеристикам CCD-датчики изображения. В 2012 году был коммерциализирован многослойный CMOS-датчик изображения благодаря многослойной структуре пиксельных и логических секций, обеспечивающий высокое качество изображения, многофункциональность и меньшие размеры. Далее, в 2015 году нам удалось реализовать прикладное соединение Cu-Cu (медь-медь), первое в своем роде в мире, что позволило уменьшить размеры, повысить производительность и эффективность. Компания Sony продолжает лидировать в отрасли благодаря постоянным инновациям в технологиях.
Датчик изображения. Передовые ключевые технологии.
Аналого-цифровой преобразователь с колонным выводом обеспечивает быструю работу с низким уровнем шума. Усовершенствования в технологии периферийных схем для КМОП-датчика изображения с колонным АЦП. Структура с задней подсветкой обеспечивает более высокую чувствительность. Усовершенствования в технологии пикселей для КМОП-датчика изображения с задней подсветкой. Многослойная структура обеспечивает более высокое качество изображения и множество функций в более компактном корпусе. Усовершенствования в технологии многослойности для многослойного КМОП-датчика изображения. Прямое соединение медных контактных площадок позволяет создавать более компактные корпуса, повышать производительность и эффективность. Усовершенствования в межчиповом соединении для многослойного КМОП-датчика изображения с медными соединениями (Cu-Cu).
Приложения
Применение КМОП-датчиков изображения
CMOS-датчики изображения применяются в самых разных отраслях, от мобильных устройств и транспорта до промышленных роботов. Узнайте, как они используются в реальных условиях этих областей применения.
Технологии
Схема аналого-цифрового преобразования с параллельным выводом на колонку
Узнайте больше технической информации о схеме аналого-цифрового преобразования с параллельным выводом, используемой в датчиках изображения SSS.
Структура с задней подсветкой
Узнайте больше технической информации о структуре с задней подсветкой, используемой в датчиках изображения для приложений безопасности Sony CMOS Sony STARVIS камеры безопасности.
