Wybór matrycy CMOS dla systemów kamerowych

Jeśli chodzi o czujniki do precyzyjnych systemów obrazowania, masz trzy idealne wybory: mikrobolometr, detektor sprzężony ładunkowo (CCD) oraz moduły czujników obrazu CMOS. Systemy oparte na bolometrach są idealne do precyzyjnego obrazowania w podczerwieni, podczas gdy moduły czujników obrazu CCD i CMOS są idealne do obrazowania kolorowego lub monochromatycznego. Każdy z nich może być użyty do przechwytywania wysokiej jakości obrazów, chociaż mają różne idealne zastosowania i zalety.

Jeśli projektujesz nowy produkt do użytku konsumenckiego lub przemysłowego i będziesz produkować w dużych ilościach, czujnik obrazu CMOS jest prawdopodobnie najlepszym wyborem. Spójrzmy, co musisz wiedzieć, aby wybrać wysokiej jakości czujnik obrazu CMOS do użycia w Twoim następnym systemie obrazowania.

Wybór między czujnikiem obrazu CCD a CMOS

Czujniki obrazu CCD i CMOS występują w wariantach kolorowych i monochromatycznych, a każdy typ czujnika obrazu jest dość różny. Czujniki obrazu CCD zazwyczaj mają wyższą czułość i niższy szum w porównaniu z czujnikiem obrazu CMOS o tym samym rozmiarze i gęstości pikseli. Czujniki obrazu CCD są często chłodzone Peltierem w zastosowaniach naukowych i aplikacjach o bardzo niskiej luminancji, co redukuje szum w obrazie i zapewnia bardzo wysoką rozdzielczość. CCD również mają tendencję do bycia droższymi, ponieważ są produkowane w mniejszych ilościach niż czujniki obrazu CMOS, po prostu dlatego, że większość aplikacji nie wymaga poziomu precyzji dostarczanego przez CCD.

W przeciwieństwie do tego, czujniki obrazu CMOS są produkowane przy użyciu tego samego procesu co układy scalone CMOS (stąd nazwa). Te urządzenia kosztują mniej i zazwyczaj używają mniej energii, ale również produkują obrazy z większym szumem i niższą rozdzielczością. Czujniki CMOS zapewniają szybszą konwersję elektrooptyczną, więc mogą być używane w aplikacjach wideo o wysokiej częstotliwości klatek. Szum w czujniku obrazu CMOS może być usunięty z przechwyconego obrazu za pomocą filtrowania i uśredniania. To czyni czujniki CMOS idealnymi do zastosowań w elektronice konsumenckiej, w tym IoT i urządzeniach mobilnych.

Schemat blokowy funkcjonalny czujnika obrazu CMOS

Jeśli szukasz czujnika obrazu CMOS do modułu wideo lub kamery w swoim następnym produkcie, oto kilka punktów, które warto rozważyć:

• Rozdzielczość. Jest to najczęściej cytowany parametr wydajności dla sensorów obrazu CCD i CMOS. Podobnie jak moduły wyświetlaczy, te urządzenia mają określoną rozdzielczość i rozstaw pikseli. Rozdzielczość odnosi się do liczby pikseli, ale rzeczywistym czynnikiem decydującym o jakości obrazu jest rozstaw pikseli (zazwyczaj określany w jednostkach odległości). Sensor obrazu CMOS z mniejszym rozstawem pikseli będzie miał lepszą rozdzielczość. Łącząc rozstaw pikseli i liczbę pikseli, można określić pole widzenia dla obrazów zbieranych za pomocą twojego systemu. Należy zauważyć, że rozdzielczość jest czasami podawana w megapikselach (MP). Dla porównania, najnowsze, najbardziej zaawansowane smartfony zawierają sensory obrazu o rozdzielczości ~7 MP.
• Oświetlenie tylne. Sensor CMOS z oświetleniem tylnym (BSI) ma wyższą czułość dzięki zmianom w architekturze pikseli. Te sensory są obecnie używane w najnowszych generacjach smartfonów oraz w systemach kamer, które muszą działać w warunkach słabego oświetlenia.
• Montaż do twojej PCB. Sensor obrazu CMOS zazwyczaj montuje się do PCB jako komponent SMD lub przewlekany. Niektóre sensory CMOS są dostarczane jako matryca montowana do BGA.
• Integracja. Niektóre sensory obrazu CMOS są dostarczane jako system-on-chip (SoC) i są zintegrowane z ich blokiem przetwarzania sygnału.
• Stabilność temperatury. W porównaniu z sensorami CCD, sensory CMOS mają wyższy poziom szumów. Należy zauważyć, że poziom szumów wzrasta wraz z temperaturą.
• Filtrowanie podczerwieni. Niektóre sensory obrazu CMOS zawierają cienką warstwę materiału, która absorbuje lub odbija światło podczerwone. Należy sprawdzić obecność filtra podczerwieni w twoim sensorze obrazu CMOS.
• Zakres dynamiki. Podobnie jak inne sensory, definiuje to zakres intensywności światła wejściowego, w którym moduł może dostarczać obrazy bez osiągania nasycenia.

Jednostki sensorów obrazu CMOS dla różnych zastosowań

Przeglądając rynek, zobaczysz, że różne jednostki sensorów obrazu CMOS oferują szeroki zakres rozdzielczości. Pewne zastosowania nie wymagają kamery 10 MP, jak zobaczymy poniżej.

Omnivision Technologies OV02686-H38A

Sensor obrazu CMOS OV02686-H38A od Omnivision jest idealny dla budżetowych smartfonów, tabletów, kamer internetowych w laptopach lub innych urządzeń, które nie są koniecznie przeznaczone do rejestrowania niezwykle dokładnych obrazów. Ten moduł o rozdzielczości 1600 x 1200 pikseli zapewnia 10-bitowe obrazy kolorowe RGB (1 miliard unikalnych kolorów) przy 15 klatkach na sekundę. Rozmiar piksela to 1,75 mikrona, zapewniając obrazy wysokiej rozdzielczości z dużym polem widzenia. Rdzeń sensora obrazu zawiera zintegrowany przetwornik ADC, co daje modułowi małe wymiary.

Schemat blokowy zintegrowanego modułu sensora obrazu CMOS OV02686-H38A. Z skróconej karty produktu OV02686-H38A.

Micron MT9V022IA7ATC

Czujnik obrazu CMOS MT9V022IA7ATC w kolorze ma 752 x 480 pikseli w obudowie 52-pinowej IBGA. Produkt ten jest promowany do zastosowań motoryzacyjnych. Chociaż nie ma takiej samej rozdzielczości jak typowe czujniki obrazu używane w smartfonach, oferuje imponujący zakres dynamiki 100 dB. Moduł ten zapewnia również szereg standardowych funkcji przetwarzania sygnałów z zintegrowanym kontrolerem. Niektóre zastosowania w sektorze motoryzacyjnym to wykrywanie senności kierowcy, biometria i unikanie kolizji.

Jakość obrazu z czujnika obrazu CMOS MT9V022IA7ATC przy różnych temperaturach. Z skróconej specyfikacji produktu MT9V022IA7ATC.

ON Semiconductor MT9F002I12STCV-DP

Jeśli szukasz poważnej jakości obrazu do profesjonalnej kamery, MT9F002I12STCV-DP jest idealny do przechwytywania obrazów i wideo z rozdzielczością 4608 x 3288 pikseli (to 15 MP!). Ten kolorowy czujnik obrazu CMOS może również zbierać obrazy w proporcjach 4:3 lub 16:9. Ten konkretny czujnik obrazu CMOS zapewnia czułość i SNR konkurencyjne z CCD przy 13 klatkach na sekundę. Zintegrowany ADC zapewnia 12-bitową głębię kolorów z danymi dostarczanymi w formie szeregowej lub równoległej:

MT9F002 to czujnik z progresywnym skanowaniem, który generuje strumień danych pikseli z stałą szybkością klatek. Używa on wewnętrznego, zablokowanego fazowo pętli (PLL) do generowania wszystkich wewnętrznych zegarów z pojedynczego głównego zegara wejściowego pracującego w zakresie od 2 do 64 MHz. Maksymalna szybkość wyjściowa pikseli wynosi 220 Mp/s dla szeregowego interfejsu HiSPi i 96 Mp/s dla interfejsu równoległego, co odpowiada szybkości zegara pikseli 220 MHz i 96 MHz odpowiednio. [Źródło: karta katalogowa MT9F002I12STCV-DP]

Tryby przechwytywania zdjęć i wideo HD. Z karty katalogowej MT9F002I12STCV-DP.

Niezależnie od tego, czy budujesz profesjonalne kamery, smartfony czy inne urządzenia wymagające czujników obrazu, Octopart daje dostęp do ogromnej gamy jednostek i kontrolerów czujników obrazu CMOS do wykorzystania w Twoim nowym produkcie. Spróbuj użyć naszego przewodnika po selektorze części, aby określić najlepszą opcję dla Twojego następnego produktu.

Jeśli ten artykuł był dla Ciebie przydatny, możesz być na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.