ams看好醫療、工業(yè)領(lǐng)域，CMV50000帶來(lái)更多差異化圖像傳感方案

隨著(zhù)圖像傳感器在消費、醫療及工業(yè)等各領(lǐng)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(lái)越高。近日，專(zhuān)注于傳感器領(lǐng)域的ams介紹了其高分辨率全局快門(mén)圖像傳感器CMV50000，為自動(dòng)光學(xué)檢測系統、機器視覺(jué)應用和專(zhuān)業(yè)消費者視頻應用產(chǎn)品的設計及開(kāi)發(fā)提供了更高性能的傳感器。

工業(yè)和醫療行業(yè)需求不斷增長(cháng)

由圖1可以看到，預計在2017年到2021年之間，傳感器市場(chǎng)年均復合增長(cháng)率為30%，其中醫療行業(yè)增長(cháng)13%，工業(yè)市場(chǎng)增長(cháng)6%，如圖1所示。

圖1  傳感器市場(chǎng)及各領(lǐng)域增長(cháng)預測

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

而在工業(yè)領(lǐng)域，隨著(zhù)工業(yè)4.0的提出，工業(yè)市場(chǎng)對圖像傳感器的需求不斷增長(cháng)，這主要表現在以下四個(gè)方面：

1） 對高速/高分辨率機器視覺(jué)系統需求的提升；

2） 借助協(xié)作性機器人，實(shí)現自動(dòng)化增長(cháng)；

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(xué)融合技術(shù)趨勢

就目前成像和傳感技術(shù)應用趨勢來(lái)看，成像已經(jīng)不僅僅是用于捕捉圖像，而是通過(guò)應用包括3D傳感、光譜傳感等傳感技術(shù)組合，實(shí)現差異化技術(shù)應用。其中，在機器視覺(jué)和機器學(xué)習的潮流下，逐漸通過(guò)應用3D傳感器實(shí)現混合現實(shí)功能；在通用的用戶(hù)交互方面，十年前開(kāi)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(lái)我們還會(huì )看到更多諸如人眼跟蹤和手勢控制等技術(shù)的應用；另外，在捕捉圖像和數據方面，也將會(huì )應用事件觸發(fā)器實(shí)現始終在線(xiàn)視覺(jué)發(fā)出關(guān)于領(lǐng)域內最新動(dòng)態(tài)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(chǎng)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(jué)傳感技術(shù)發(fā)展趨勢，通過(guò)成像與光學(xué)的融合，發(fā)展3D和高光譜圖像傳感技術(shù)，實(shí)現差異化應用。在醫學(xué)領(lǐng)域，ams應用到醫學(xué)透射中的有3D CT技術(shù)、低成本CT技術(shù)以及低成本X射線(xiàn)技術(shù)可以實(shí)現較小輻射劑量生成清晰圖像，另外用于一次性?xún)雀Q鏡的最小NanEye方案也可以實(shí)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(yè)領(lǐng)域，ams有高性能的全局快門(mén)CMOS成像解決方案，包括高速機器視覺(jué)和檢測，而此次重點(diǎn)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(xué)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(zhuān)利的8T像素結構。該結構具有先進(jìn)的降噪功能和出色的電子快門(mén)效率。由于采用全局快門(mén)，而不是卷簾快門(mén)，所以該傳感器可捕獲快速移動(dòng)的物體圖像，且不會(huì )出現失真或運動(dòng)偽影。

圖3 CMV50000傳感器

CMV50000可提供48M像素的高分辨率全局快門(mén)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(shí)的幀率達30fps，非常適合用在高速機器視覺(jué)系統，如液晶顯示屏工廠(chǎng)中使用的自動(dòng)光學(xué)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(gè)用于參數配置和軟件控制的串行外設接口，以及22個(gè)用于圖像數據輸出的LVDS通道，每個(gè)通道的帶寬高達830Mbps。片上PLL只需輸入一個(gè)時(shí)鐘信號就可生成內部需要的所有時(shí)鐘信號。

ams圖像傳感器解決方案事業(yè)部（ISS）高級副總裁兼總經(jīng)理Stephane Curral表示，CMV50000擁有4800萬(wàn)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(dòng)態(tài)范圍的特性，非常適用于自動(dòng)光學(xué)檢測系統、機器視覺(jué)應用和專(zhuān)業(yè)消費者視頻應用。

AI：機器學(xué)習與3D圖像結合

談到關(guān)于A(yíng)I以及機器學(xué)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(shí)候，3D圖像需要有一個(gè)與深度相關(guān)的數據。而這些數據必須要使用機器學(xué)習的方式來(lái)進(jìn)行處理，這樣才是高效的。其中，機器學(xué)習和3D圖像應該結合起來(lái)才能更好地工作。

而在這種3D成像領(lǐng)域，由于需要對近紅外光有高敏感度，例如通過(guò)激光，VCSEL可以對940nm的光譜進(jìn)行捕捉。此外在3D成像方面也要使用BSI背照技術(shù)，因此，ams的全局快門(mén)技術(shù)則大有所為。很多公司都說(shuō)他們有很多相關(guān)的IP，但是這些IP其實(shí)都是在電荷區域相關(guān)的。而電荷區域的IP與BSI的技術(shù)匹配并不是很好。ams通過(guò)收購CMOSIS公司，獲得相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)，使得他們能在這方面有獨特的優(yōu)勢。當然，BSI將來(lái)還會(huì )進(jìn)一步發(fā)展堆棧技術(shù)，同時(shí)也可以在ams原有的傳感器上放更多的晶圓來(lái)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(xué)、成像、環(huán)境以及音頻四大傳感領(lǐng)域分別有多種差異化產(chǎn)品。其中，主動(dòng)降噪技術(shù)覆蓋了市面上80%~90%耳機制造商客戶(hù)。另外，ams還擁有包括壓力傳感器、氣體傳感器、環(huán)境傳感器以及溫濕度傳感器，甚至未來(lái)會(huì )問(wèn)世的顆粒傳感器在內的多種先進(jìn)傳感器技術(shù)。在圖像傳感器方面，ams通過(guò)收購CMOSIS和Heplagon兩家專(zhuān)注于傳感器技術(shù)的公司，加強了其在CMOS，以及3D和光學(xué)傳感方面的能力，可為行業(yè)提供更豐富的差異化解決方案。