面式传感器 监控图像传感器终于开始卷更大靶面？
监控图像传感器终于开始卷更大靶面？
电子发烧友网报道（文/周凯扬）纵观整个图像传感器市场的发展，我们发现在消费级/专业级相机，以及手机摄像头等应用上，相关的图像传感器技术飞速演进。反观出货量同样可观的监控用图像传感器，出于成本等因素考虑，却始终创新有限。然而，近一段时间，我们也开始看到更大靶面的监控图像传感器面世，为这个市场带来新的生机。
对于监控图像传感器而言，高动态范围、低噪声、最低照度和近红外增益等，是最为关键的硬件参数。然而要想实现这些指标，除了传感器本身的结构和电路设计之外，更大的靶面也是一种可行的设计方案，“底大一级压死人”的说法在任何图像传感器上都成立。
去年3月，思特威发布了全新的高端超星光级大靶面8MB图像传感器SC880SL。SC880SL的基于BSI工艺打造，结合思特威的SmartClarity-2和SFCPixel专利技术打造，其物理尺寸已经接近了一英寸，达到1/1.2"。
1/1.2"下的8MP像素，也就意味着单位像素面积达到了2.988μm。随着单位像素的感官面积更大，SC880SL也能在暗光环境下实现全彩的夜视影像。依照索尼提出的安防图像传感器暗光图像质量指标SNR1s，SC880SL可以做到低至0.18lux，甚至超过了同规格的堆栈传感器。
也正是因为更大的靶面，SC880SL可以实现更高的满井电子容量，配合动态行交叠HDR技术，即便是在4K30FPS的输出下，动态范围也可以达到100dB以上。随着思特威已经成功研发出SmartClarity-3技术，相信SC880SL的下一代大靶面产品会有更好的性能表现。
索尼
CMOS图像传感器领头羊索尼半导体，也于近日发布了超大幅面的安防用传感器，IMX811系列。IMX811系列拥有4.1英寸的超大幅面，总像素量高达2.619亿，有效像素量高达2.47亿，目前索尼给出了AAMR（黑白）和AAQR（彩色）的版本。如此大的幅面甚至已经超过了市面上最大幅面的消费级相机产品，但这么大的幅面也是有所妥协的。
IMX811系列最高集成了16bit AD转换器，不过在全像素读取模式下，即便是堆栈传感器，其16bit读出速度只有5.3fps，12bit下读出速度也只有12.4fps。尽管IMX811也支持其他像素合并和下采样的读出模式，但很显然IMX811的读出速度有限，难以做到传统的全像素25/30fps记录。
不过对于这样大靶面高像素的安防摄像头图像传感器来说，其主要还是用于低照度下的细节记录，并非用于高帧率的连续记录。至于这么大靶面的堆栈式图像传感器，其良率和成本上的挑战才是最大的，很难在消费级的安防监控应用上得到普及。
写在最后
随着AI分析和处理技术逐渐渗透到安防监控领域，也对图像质量提出了更高的要求，比如4K（8MP）的分辨率，以及更高动态范围、更低噪点的图像记录等。随着工艺成本降低良率提升，更大的靶面无疑会成为未来安防图像传感器的新发力点。
三言两语 “话”图像传感器（1）—概述
引子
我们在生活中使用的数码相机和智能手机都可以拍出非常漂亮的图片和视频，那它们是怎么工作的呢？或者说这些图片或视频是怎么“弄出来”的呢？这还得从图像传感器谈起了，如下图1所示相机“解剖后”的核心器件。
图1 相机与图像传感器：图片来自网络
本文简单介绍一下什么是图像传感器，或者说它的功能及特点是什么。
什么是图像传感器？
简单地说，图像传感器就是一种能将光信号转换成电信号的设备，通常由一组光敏元件 组成。换句话说，要想拍图片或视频，离开图像传感器我们的相机就玩不转了。。。
根据感光器件的不同，图像传感器主要分为CCD （电荷耦合器件）和CMOS （互补金属氧化物半导体）两种，如下图2所示的线阵式CCD传感器和图3所示的面阵式传感器。
图像传感器通常应用于照片拍摄、视频录制、医学成像、机器视觉、安防监控和自动化控制等领域。
图2 CCD图像传感器：图片来自网络
图3 CMOS 图像传感器：图片来自网络
CCD和CMOS图像传感器的异同？
（1）共同点：将光信号转换为电信号，否则，相机玩不转；
（2）不同点：主要集中在底层感光技术，制作工艺
图像传感器简史
CCD 传感器和 CMOS 传感器诞生于上个世纪60~70年代。最初因CCD的工艺优势，成为那个时代的主导产品，且其影像质量极高。但不足之处在于体积大、功耗高。
CMOS 传感器因工艺要求较高，在当时条件下难以实现，一直到 20 世纪 90 年代，平板刻绘技术逐渐成熟后CMOS传感器才发展起来。目前，CMOS传感器在高速度（帧速率）、高分辨率（像素数）、低功耗以及低噪声指数、量子效率及色彩等方面优势明显，且性价比高。
在现代工业化生产中，CMOS 传感器芯片对机器视觉（MV）的吸引力与日俱增，特别是新一代 CMOS 芯片，因其极高的帧速率和几乎无损的画质等优势而逐渐成为该领域的主流器件。目前，CMOS图像传感器广泛应用于嵌入式和便携设备。
汇总一下CMOS图像传感器的优点
相较于CCD图像传感器而言，现代CMOS图像传感器有如下优点：
（1）高集成度：缩小了体积，并提高了可靠性；
（2）低功耗：适用于低功耗的便携式设备和移动终端；
（3）高速度：具有高速读出和并行处理能力，实现高帧率和高分辨率的图像采集；
（4）宽动态范围：具有较宽的动态范围，可以减少图像失真和噪声；
（5）低成本：高性价比，有助于图像传感器在各个领域的应用。
后续
下一篇文章将重点介绍CMOS图像传感器的基本工作原理，也就是说，我们的手机拍出来的图片或视频等画面是怎么来的。感兴趣的朋友，可以关注我，并在留言区讨论和交流
图片来自网络
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