隨著圖像傳感器在消費、醫療及工業等各領域的廣泛應用，對圖像傳感器的性能及相應解決方案要求也越來越高。近日，專注于傳感器領域的ams介紹了其高分辨率全局快門圖像傳感器CMV50000，為自動光學檢測系統、機器視覺應用和專業消費者視頻應用產品的設計及開發提供了更高性能的傳感器。

工業和醫療行業需求不斷增長

由圖1可以看到，預計在2017年到2021年之間，傳感器市場年均復合增長率為30%，其中醫療行業增長13%，工業市場增長6%，如圖1所示。

圖1 ?傳感器市場及各領域增長預測

在醫療行業，隨著全球人口老齡化的趨勢，醫療診斷需求不斷增長，包括醫療內窺鏡和醫學成像。醫療內窺鏡方面，一次性內窺鏡需求低成本微型化解決方案；而醫學成像則要求以最小輻射劑量和較低系統成本聲稱更清晰圖像。

而在工業領域，隨著工業4.0的提出，工業市場對圖像傳感器的需求不斷增長，這主要表現在以下四個方面：

1） 對高速/高分辨率機器視覺系統需求的提升；

2） 借助協作性機器人，實現自動化增長；

3） 加速智能儀表的使用；

4） 對定制和現成傳感器接口結局方案需求的提升。

成像與光學融合技術趨勢

就目前成像和傳感技術應用趨勢來看，成像已經不僅僅是用于捕捉圖像，而是通過應用包括3D傳感、光譜傳感等傳感技術組合，實現差異化技術應用。其中，在機器視覺和機器學習的潮流下，逐漸通過應用3D傳感器實現混合現實功能；在通用的用戶交互方面，十年前開始采用觸摸傳感器，現在我們可以看到在逐漸被人臉識別所取代，而未來我們還會看到更多諸如人眼跟蹤和手勢控制等技術的應用；另外，在捕捉圖像和數據方面，也將會應用事件觸發器實現始終在線視覺發出關于領域內最新動態的數據，主要應用于智能家居、智能建筑等需要智能化處理的應用場景，例如使用攝像頭捕捉圖像，識別屋子里有多少人等。

ams針對當下成像和視覺傳感技術發展趨勢，通過成像與光學的融合，發展3D和高光譜圖像傳感技術，實現差異化應用。在醫學領域，ams應用到醫學透射中的有3D CT技術、低成本CT技術以及低成本X射線技術可以實現較小輻射劑量生成清晰圖像，另外用于一次性內窺鏡的最小NanEye方案也可以實現更小的封裝尺寸、更小的失真率以及更高的分辨率。

圖2 ams醫用內窺鏡解決方案

在工業領域，ams有高性能的全局快門CMOS成像解決方案，包括高速機器視覺和檢測，而此次重點介紹的CMV50000就是針對這一方面的最新解決方案。

CMV50000性能解析

CMV50000是一款35mm光學尺寸的圖像傳感器，7920 x 6002有效像素，像素尺寸4.6μm，采用ams已獲專利的8T像素結構。該結構具有先進的降噪功能和出色的電子快門效率。由于采用全局快門，而不是卷簾快門，所以該傳感器可捕獲快速移動的物體圖像，且不會出現失真或運動偽影。

圖3 CMV50000傳感器

CMV50000可提供48M像素的高分辨率全局快門CMOS圖像傳感器。它使得需要UHD分辨率應用的相機制造商可使用性能相當的CMOS圖像傳感器代替CCD傳感器，相比CCD傳感器， CMOS圖像傳感器在相機設計中更易集成，幀率更高，功耗更低。

CMV50000在12bit全分辨率時的幀率達30fps，非常適合用在高速機器視覺系統，如液晶顯示屏工廠中使用的自動光學檢驗（AOI）設備。此外，它也適用于電視廣播設備和攝像機。

CMV50000有一個用于參數配置和軟件控制的串行外設接口，以及22個用于圖像數據輸出的LVDS通道，每個通道的帶寬高達830Mbps。片上PLL只需輸入一個時鐘信號就可生成內部需要的所有時鐘信號。

ams圖像傳感器解決方案事業部（ISS）高級副總裁兼總經理Stephane Curral表示，CMV50000擁有4800萬像素，支持8K分辨率30fps。該解決方案具有低噪聲、高幀率和高動態范圍的特性，非常適用于自動光學檢測系統、機器視覺應用和專業消費者視頻應用。

AI：機器學習與3D圖像結合

談到關于AI以及機器學習，Stephane Curral指出ams正在大量地投資軟件方面的解決方案。當圖像需要向外讀取的時候，3D圖像需要有一個與深度相關的數據。而這些數據必須要使用機器學習的方式來進行處理，這樣才是高效的。其中，機器學習和3D圖像應該結合起來才能更好地工作。

而在這種3D成像領域，由于需要對近紅外光有高敏感度，例如通過激光，VCSEL可以對940nm的光譜進行捕捉。此外在3D成像方面也要使用BSI背照技術，因此，ams的全局快門技術則大有所為。很多公司都說他們有很多相關的IP，但是這些IP其實都是在電荷區域相關的。而電荷區域的IP與BSI的技術匹配并不是很好。ams通過收購CMOSIS公司，獲得相關專利技術，使得他們能在這方面有獨特的優勢。當然，BSI將來還會進一步發展堆棧技術，同時也可以在ams原有的傳感器上放更多的晶圓來增強傳感器的數據處理能力，使得邏輯處理更加高效和快速。

ams致力于提供差異化解決方案

Stephane Curral表示，ams在光學、成像、環境以及音頻四大傳感領域分別有多種差異化產品。其中，主動降噪技術覆蓋了市面上80%~90%耳機制造商客戶。另外，ams還擁有包括壓力傳感器、氣體傳感器、環境傳感器以及溫濕度傳感器，甚至未來會問世的顆粒傳感器在內的多種先進傳感器技術。在圖像傳感器方面，ams通過收購CMOSIS和Heplagon兩家專注于傳感器技術的公司，加強了其在CMOS，以及3D和光學傳感方面的能力，可為行業提供更豐富的差異化解決方案。

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