随着图像传感器在消费、医疗及工业等各领域的广泛应用，对图像传感器的性能及相应解决方案要求也越来越高。近日，专注于传感器领域的ams介绍了其高分辨率全局快门图像传感器CMV50000，为自动光学检测系统、机器视觉应用和专业消费者视频应用产品的设计及开发提供了更高性能的传感器。

工业和医疗行业需求不断增长

由图1可以看到，预计在2017年到2021年之间，传感器市场年均复合增长率为30%，其中医疗行业增长13%，工业市场增长6%，如图1所示。

图1 ?传感器市场及各领域增长预测

在医疗行业，随着全球人口老龄化的趋势，医疗诊断需求不断增长，包括医疗内窥镜和医学成像。医疗内窥镜方面，一次性内窥镜需求低成本微型化解决方案；而医学成像则要求以最小辐射剂量和较低系统成本声称更清晰图像。

而在工业领域，随着工业4.0的提出，工业市场对图像传感器的需求不断增长，这主要表现在以下四个方面：

1） 对高速/高分辨率机器视觉系统需求的提升；

2） 借助协作性机器人，实现自动化增长；

3） 加速智能仪表的使用；

4） 对定制和现成传感器接口结局方案需求的提升。

成像与光学融合技术趋势

就目前成像和传感技术应用趋势来看，成像已经不仅仅是用于捕捉图像，而是通过应用包括3D传感、光谱传感等传感技术组合，实现差异化技术应用。其中，在机器视觉和机器学习的潮流下，逐渐通过应用3D传感器实现混合现实功能；在通用的用户交互方面，十年前开始采用触摸传感器，现在我们可以看到在逐渐被人脸识别所取代，而未来我们还会看到更多诸如人眼跟踪和手势控制等技术的应用；另外，在捕捉图像和数据方面，也将会应用事件触发器实现始终在线视觉发出关于领域内最新动态的数据，主要应用于智能家居、智能建筑等需要智能化处理的应用场景，例如使用摄像头捕捉图像，识别屋子里有多少人等。

ams针对当下成像和视觉传感技术发展趋势，通过成像与光学的融合，发展3D和高光谱图像传感技术，实现差异化应用。在医学领域，ams应用到医学透射中的有3D CT技术、低成本CT技术以及低成本X射线技术可以实现较小辐射剂量生成清晰图像，另外用于一次性内窥镜的最小NanEye方案也可以实现更小的封装尺寸、更小的失真率以及更高的分辨率。

图2 ams医用内窥镜解决方案

在工业领域，ams有高性能的全局快门CMOS成像解决方案，包括高速机器视觉和检测，而此次重点介绍的CMV50000就是针对这一方面的最新解决方案。

CMV50000性能解析

CMV50000是一款35mm光学尺寸的图像传感器，7920 x 6002有效像素，像素尺寸4.6μm，采用ams已获专利的8T像素结构。该结构具有先进的降噪功能和出色的电子快门效率。由于采用全局快门，而不是卷帘快门，所以该传感器可捕获快速移动的物体图像，且不会出现失真或运动伪影。

图3 CMV50000传感器

CMV50000可提供48M像素的高分辨率全局快门CMOS图像传感器。它使得需要UHD分辨率应用的相机制造商可使用性能相当的CMOS图像传感器代替CCD传感器，相比CCD传感器， CMOS图像传感器在相机设计中更易集成，帧率更高，功耗更低。

CMV50000在12bit全分辨率时的帧率达30fps，非常适合用在高速机器视觉系统，如液晶显示屏工厂中使用的自动光学检验（AOI）设备。此外，它也适用于电视广播设备和摄像机。

CMV50000有一个用于参数配置和软件控制的串行外设接口，以及22个用于图像数据输出的LVDS通道，每个通道的带宽高达830Mbps。片上PLL只需输入一个时钟信号就可生成内部需要的所有时钟信号。

ams图像传感器解决方案事业部（ISS）高级副总裁兼总经理Stephane Curral表示，CMV50000拥有4800万像素，支持8K分辨率30fps。该解决方案具有低噪声、高帧率和高动态范围的特性，非常适用于自动光学检测系统、机器视觉应用和专业消费者视频应用。

AI：机器学习与3D图像结合

谈到关于AI以及机器学习，Stephane Curral指出ams正在大量地投资软件方面的解决方案。当图像需要向外读取的时候，3D图像需要有一个与深度相关的数据。而这些数据必须要使用机器学习的方式来进行处理，这样才是高效的。其中，机器学习和3D图像应该结合起来才能更好地工作。

而在这种3D成像领域，由于需要对近红外光有高敏感度，例如通过激光，VCSEL可以对940nm的光谱进行捕捉。此外在3D成像方面也要使用BSI背照技术，因此，ams的全局快门技术则大有所为。很多公司都说他们有很多相关的IP，但是这些IP其实都是在电荷区域相关的。而电荷区域的IP与BSI的技术匹配并不是很好。ams通过收购CMOSIS公司，获得相关专利技术，使得他们能在这方面有独特的优势。当然，BSI将来还会进一步发展堆栈技术，同时也可以在ams原有的传感器上放更多的晶圆来增强传感器的数据处理能力，使得逻辑处理更加高效和快速。

ams致力于提供差异化解决方案

Stephane Curral表示，ams在光学、成像、环境以及音频四大传感领域分别有多种差异化产品。其中，主动降噪技术覆盖了市面上80%~90%耳机制造商客户。另外，ams还拥有包括压力传感器、气体传感器、环境传感器以及温湿度传感器，甚至未来会问世的颗粒传感器在内的多种先进传感器技术。在图像传感器方面，ams通过收购CMOSIS和Heplagon两家专注于传感器技术的公司，加强了其在CMOS，以及3D和光学传感方面的能力，可为行业提供更丰富的差异化解决方案。

?