Chọn Cảm biến Hình ảnh CMOS cho Hệ thống Camera

Khi nói đến cảm biến cho hệ thống chụp ảnh chính xác, bạn có ba lựa chọn lý tưởng: microbolometer, cảm biến hình ảnh kỹ thuật số (CCD) và mô-đun cảm biến hình ảnh CMOS. Hệ thống dựa trên bolometer lý tưởng cho chụp ảnh hồng ngoại chính xác, trong khi mô-đun cảm biến hình ảnh CCD và CMOS lý tưởng cho chụp ảnh màu hoặc đơn sắc. Mỗi loại có thể được sử dụng để chụp hình ảnh chất lượng cao, mặc dù chúng có các ứng dụng và lợi ích lý tưởng khác nhau.

Nếu bạn đang thiết kế một sản phẩm mới cho chụp ảnh cấp tiêu dùng hoặc công nghiệp, và bạn sẽ sản xuất với số lượng lớn, một cảm biến hình ảnh CMOS có lẽ là lựa chọn tốt nhất. Hãy cùng xem xét những gì bạn cần biết để chọn một cảm biến hình ảnh CMOS chất lượng cao cho hệ thống chụp ảnh tiếp theo của bạn.

Chọn cảm biến hình ảnh CCD so với CMOS

Cảm biến hình ảnh CCD và CMOS có sẵn ở dạng màu và đơn sắc, và mỗi loại cảm biến hình ảnh khá khác biệt. Cảm biến hình ảnh CCD nói chung có độ nhạy cao hơn và ít nhiễu hơn so với cảm biến hình ảnh CMOS có cùng kích thước và mật độ điểm ảnh. Cảm biến hình ảnh CCD thường được làm mát bằng Peltier trong các ứng dụng khoa học và ứng dụng ánh sáng cực thấp, giúp giảm nhiễu trong hình ảnh và cung cấp độ phân giải rất cao. CCD cũng có xu hướng có giá cao hơn vì chúng được sản xuất với số lượng thấp hơn so với cảm biến hình ảnh CMOS, đơn giản vì hầu hết các ứng dụng không yêu cầu mức độ chính xác mà CCD cung cấp.

Ngược lại, cảm biến hình ảnh CMOS được sản xuất bằng cùng một quy trình với IC CMOS (do đó có tên). Những thiết bị này có giá thấp hơn và có xu hướng sử dụng ít năng lượng hơn, nhưng chúng cũng tạo ra hình ảnh với nhiều nhiễu và độ phân giải thấp hơn. Cảm biến CMOS cung cấp chuyển đổi quang điện tử nhanh hơn, vì vậy chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng video với tốc độ khung hình cao. Nhiễu trong cảm biến hình ảnh CMOS có thể được loại bỏ khỏi hình ảnh chụp bằng cách sử dụng bộ lọc và trung bình hóa. Điều này làm cho cảm biến CMOS lý tưởng cho các ứng dụng điện tử tiêu dùng, bao gồm IoT và thiết bị di động.

Sơ đồ khối chức năng cho một cảm biến hình ảnh CMOS

Nếu bạn đang tìm kiếm một cảm biến hình ảnh CMOS cho một mô-đun video hoặc camera trong sản phẩm tiếp theo của bạn, đây là một số điểm cần xem xét:

• Độ phân giải. Đây là chỉ số hiệu suất được trích dẫn nhiều nhất đối với cảm biến hình ảnh CCD và CMOS. Giống như các mô-đun hiển thị, những thiết bị này có độ phân giải và khoảng cách điểm ảnh được xác định. Độ phân giải ám chỉ số lượng điểm ảnh, nhưng yếu tố thực sự quyết định chất lượng hình ảnh là khoảng cách điểm ảnh (thường được chỉ định bằng đơn vị khoảng cách). Một cảm biến hình ảnh CMOS với khoảng cách điểm ảnh nhỏ hơn sẽ có độ phân giải tinh tế hơn. Khi kết hợp khoảng cách điểm ảnh và số lượng điểm ảnh, bạn có thể xác định trường nhìn cho hình ảnh thu được với hệ thống của mình. Lưu ý rằng độ phân giải đôi khi được trích dẫn bằng megapixel (MP). Để tham khảo, những chiếc điện thoại thông minh tiên tiến và mới nhất chứa cảm biến hình ảnh ~7 MP.
• Chiếu sáng mặt sau. Một cảm biến CMOS được chiếu sáng từ mặt sau (BSI) có độ nhạy cao hơn nhờ vào sự thay đổi trong kiến trúc điểm ảnh. Những cảm biến này hiện đang được sử dụng trong thế hệ mới nhất của điện thoại thông minh và trong các hệ thống camera phải hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu.
• Gắn vào PCB của bạn. Một cảm biến hình ảnh CMOS thường được gắn vào PCB như một linh kiện SMD hoặc qua lỗ. Một số cảm biến CMOS được cung cấp dưới dạng một die gắn vào BGA.
• Tích hợp. Một số cảm biến hình ảnh CMOS được đóng gói như một hệ thống trên chip (SoC) và được tích hợp với khối xử lý tín hiệu của chúng.
• Ổn định nhiệt độ. So với cảm biến CCD, cảm biến CMOS có chỉ số nhiễu cao hơn. Lưu ý rằng mức nhiễu tăng theo nhiệt độ.
• Lọc hồng ngoại. Một số cảm biến hình ảnh CMOS bao gồm một lớp màng mỏng vật liệu hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng hồng ngoại. Bạn nên kiểm tra sự hiện diện của bộ lọc hồng ngoại trên cảm biến hình ảnh CMOS của mình.
• Khoảng động. Giống như các cảm biến khác, đây xác định phạm vi cường độ ánh sáng đầu vào mà một mô-đun có thể cung cấp hình ảnh mà không đạt đến bão hòa.

Các Đơn Vị Cảm Biến Hình Ảnh CMOS cho Các Ứng Dụng Khác Nhau

Nếu bạn xem qua thị trường, bạn sẽ thấy rằng các đơn vị cảm biến hình ảnh CMOS cung cấp một loạt các độ phân giải rộng. Một số ứng dụng không yêu cầu camera 10 MP, như chúng ta sẽ thấy dưới đây.

Omnivision Technologies OV02686-H38A

Cảm biến hình ảnh CMOS OV02686-H38A từ Omnivision là lý tưởng cho điện thoại thông minh giá rẻ, máy tính bảng, webcam laptop, hoặc các thiết bị khác không nhất thiết được dùng để chụp hình ảnh cực kỳ tinh tế. Mô-đun này với 1600 x 1200 điểm ảnh cung cấp hình ảnh màu RGB 10-bit (1 tỷ màu sắc duy nhất) với tốc độ 15 khung hình mỗi giây. Kích thước điểm ảnh là 1.75 micron, cung cấp hình ảnh độ phân giải cao với trường nhìn rộng. Lõi cảm biến hình ảnh bao gồm một ADC tích hợp, giúp mô-đun có kích thước nhỏ gọn.

Sơ đồ khối mô-đun cảm biến hình ảnh CMOS tích hợp Omnivision OV02686-H38A. Từ tài liệu giới thiệu sản phẩm OV02686-H38A.

Micron MT9V022IA7ATC

MT9V022IA7ATC là cảm biến hình ảnh CMOS màu có 752 x 480 điểm ảnh trong gói 52 chân IBGA. Sản phẩm này được tiếp thị cho các ứng dụng ô tô. Mặc dù nó không có độ phân giải giống như các cảm biến hình ảnh thông thường được sử dụng trong điện thoại thông minh, nhưng nó cung cấp một phạm vi động ấn tượng 100 dB. Mô-đun này cũng cung cấp một số chức năng xử lý tín hiệu tiêu chuẩn với bộ điều khiển tích hợp. Một số ứng dụng trong lĩnh vực ô tô bao gồm phát hiện sự buồn ngủ của tài xế, sinh trắc học và tránh va chạm.

Chất lượng hình ảnh từ cảm biến hình ảnh CMOS MT9V022IA7ATC ở các nhiệt độ khác nhau. Từ tóm tắt sản phẩm MT9V022IA7ATC.

ON Semiconductor MT9F002I12STCV-DP

Nếu bạn đang tìm kiếm chất lượng hình ảnh nghiêm túc cho một máy ảnh chuyên nghiệp, MT9F002I12STCV-DP là lý tưởng để chụp hình và video với độ phân giải 4608 x 3288 điểm ảnh (đó là 15 MP!). Cảm biến hình ảnh CMOS màu này cũng có thể thu thập hình ảnh theo tỷ lệ khung hình 4:3 hoặc 16:9. Cảm biến hình ảnh CMOS cụ thể này cung cấp độ nhạy và SNR cạnh tranh với CCD ở 13 khung hình mỗi giây. Một ADC tích hợp cung cấp độ sâu màu 12-bit với dữ liệu được cung cấp dưới dạng nối tiếp hoặc song song:

MT9F002 là một cảm biến quét tiến bộ tạo ra một dòng dữ liệu điểm ảnh với tốc độ khung hình cố định. Nó sử dụng một vòng khóa pha (PLL) tích hợp trên chip để tạo ra tất cả các đồng hồ nội bộ từ một đồng hồ đầu vào chính duy nhất chạy từ 2 đến 64 MHz. Tốc độ điểm ảnh đầu ra tối đa là 220 Mp/s cho giao diện HiSPi I/F nối tiếp và 96 Mp/s cho giao diện I/F song song, tương ứng với tốc độ đồng hồ điểm ảnh là 220 MHz và 96 MHz, tương ứng. [Nguồn: Bảng dữ liệu MT9F002I12STCV-DP]

Chế độ chụp ảnh tĩnh và video HD. Từ bảng dữ liệu MT9F002I12STCV-DP.

Dù bạn đang xây dựng máy ảnh chất lượng cao, điện thoại thông minh, hay các thiết bị khác cần cảm biến hình ảnh, Octopart giúp bạn tiếp cận với một phạm vi rộng lớn các đơn vị cảm biến hình ảnh CMOS và bộ điều khiển để sử dụng trong sản phẩm mới của bạn. Hãy thử sử dụng Hướng dẫn Chọn Phần của chúng tôi để xác định lựa chọn tốt nhất cho sản phẩm tiếp theo của bạn.

Nếu bạn thấy bài viết này hữu ích, bạn có thể cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.