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

隨著圖像傳感器在消費(fèi)、醫(yī)療及工業(yè)等各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)圖像傳感器的性能及相應(yīng)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(cè)系統(tǒng)、機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用和專(zhuān)業(yè)消費(fèi)者視頻應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)提供了更高性能的傳感器。

工業(yè)和醫(yī)療行業(yè)需求不斷增長(zhǎng)

由圖1可以看到，預(yù)計(jì)在2017年到2021年之間，傳感器市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)率為30%，其中醫(yī)療行業(yè)增長(zhǎng)13%，工業(yè)市場(chǎng)增長(zhǎng)6%，如圖1所示。

圖1  傳感器市場(chǎng)及各領(lǐng)域增長(zhǎng)預(yù)測(cè)

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

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

1） 對(duì)高速/高分辨率機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)需求的提升；

2） 借助協(xié)作性機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化增長(zhǎng)；

3） 加速智能儀表的使用；

4） 對(duì)定制和現(xiàn)成傳感器接口結(jié)局方案需求的提升。

成像與光學(xué)融合技術(shù)趨勢(shì)

就目前成像和傳感技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)來(lái)看，成像已經(jīng)不僅僅是用于捕捉圖像，而是通過(guò)應(yīng)用包括3D傳感、光譜傳感等傳感技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)差異化技術(shù)應(yīng)用。其中，在機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的潮流下，逐漸通過(guò)應(yīng)用3D傳感器實(shí)現(xiàn)混合現(xiàn)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(xiàn)在我們可以看到在逐漸被人臉識(shí)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(shì)控制等技術(shù)的應(yīng)用；另外，在捕捉圖像和數(shù)據(jù)方面，也將會(huì)應(yīng)用事件觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)始終在線(xiàn)視覺(jué)發(fā)出關(guān)于領(lǐng)域內(nèi)最新動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，主要應(yīng)用于智能家居、智能建筑等需要智能化處理的應(yīng)用場(chǎng)景，例如使用攝像頭捕捉圖像，識(shí)別屋子里有多少人等。

ams針對(duì)當(dāng)下成像和視覺(jué)傳感技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，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(xiàn)差異化應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，ams應(yīng)用到醫(yī)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(xiàn)較小輻射劑量生成清晰圖像，另外用于一次性?xún)?nèi)窺鏡的最小NanEye方案也可以實(shí)現(xiàn)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(yī)用內(nèi)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(jī)器視覺(jué)和檢測(cè)，而此次重點(diǎn)介紹的CMV50000就是針對(duì)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(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)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(xiàn)失真或運(yùn)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(yīng)用的相機(jī)制造商可使用性能相當(dāng)?shù)腃MOS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(jī)設(shè)計(jì)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(dá)30fps，非常適合用在高速機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，如液晶顯示屏工廠(chǎng)中使用的自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)（AOI）設(shè)備。此外，它也適用于電視廣播設(shè)備和攝像機(jī)。

CMV50000有一個(gè)用于參數(shù)配置和軟件控制的串行外設(shè)接口，以及22個(gè)用于圖像數(shù)據(jù)輸出的LVDS通道，每個(gè)通道的帶寬高達(dá)830Mbps。片上PLL只需輸入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)就可生成內(nèi)部需要的所有時(shí)鐘信號(hào)。

ams圖像傳感器解決方案事業(yè)部（ISS）高級(jí)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(cè)系統(tǒng)、機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用和專(zhuān)業(yè)消費(fèi)者視頻應(yīng)用。

AI：機(jī)器學(xué)習(xí)與3D圖像結(jié)合

談到關(guān)于AI以及機(jī)器學(xué)習(xí)，Stephane Curral指出ams正在大量地投資軟件方面的解決方案。當(dāng)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(shù)據(jù)。而這些數(shù)據(jù)必須要使用機(jī)器學(xué)習(xí)的方式來(lái)進(jìn)行處理，這樣才是高效的。其中，機(jī)器學(xué)習(xí)和3D圖像應(yīng)該結(jié)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(duì)近紅外光有高敏感度，例如通過(guò)激光，VCSEL可以對(duì)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(qū)域相關(guān)的。而電荷區(qū)域的IP與BSI的技術(shù)匹配并不是很好。ams通過(guò)收購(gòu)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)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(qiáng)傳感器的數(shù)據(jù)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(jī)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(nèi)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(gòu)CMOSIS和Heplagon兩家專(zhuān)注于傳感器技術(shù)的公司，加強(qiáng)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。