全局快门CMOS成像传感器拥有与CCD传感器相同的光学性能

全局快门CMOS成像传感器在当今的机器视觉领域十分常见，因为它拥有与CCD传感器和卷帘快门传感器相同的光学性能，同时还具备众多优势。

全局快门CMOS传感器目前主要是在较低分辨率的市场中取代CCD和卷帘快门传感器。在高分辨率市场中，主要采用的技术仍然是CCD，但我们看到这些市场也有转向CMOS的需求，因为这可以简化摄像头设计和操作，同时提高帧率并导入全局快门技术。

图1：CMV50000前视图

艾迈斯半导体当前的CMV系列产品采用了获得专利的8T像素结构，具有真正的相关双采样(CDS)和流水线式全局快门，可提供从VGA到20Mp的多种分辨率。最近，艾迈斯半导体该系列产品又增加了一款新产品：CMV50000。CMV50000是一款47.5Mp的成像传感器，在全分辨率35mm光学尺寸(36.43×27.62mm)下帧率可达30fps。该传感器基于CMV早期产品的成熟技术，具有更高性能和更多功能。

CMV50000的像素阵列为7920×6004，它采用具有真正CDS的4.6µm 8T流水线式全局快门像素结构。该传感器设计在减小像元尺寸的同时保证性能接近甚至更好。它配备一个12位ADC，具有非常低的噪声水平(8.8e)和高线性满阱电荷(14500e)，动态范围可达64dB。

该传感器还具有片上行校正功能，可直接从传感器中获得去噪图像。启用Binning功能，FWC可提升至58ke左右，从而使信噪比增加一倍，高亮区细节更多。CMV50000具有交叉曝光HDR模式、可同时输出多达10个窗口(ROI)、精确的片上温度传感器、多种触发模式和高达4倍的模拟增益。

由于该传感器支持35mm光学格式，因此您可以使用标准摄像头光学元件以简化系统设计。

图2：CMV50000框图 

应用

CMV50000的高分辨率、高速率和高性能使其成为高端机器视觉、平板显示器(FPD)检验、安防、航空应用以及ITS等应用的理想之选。

高端机器视觉

高分辨率、全局快门和高帧率使CMV50000成为高端机器视觉应用的理想之选。借助高分辨率，您可以选择提高总检测区域大小或选择获取更多可见细节。

FPD检测

平板显示器的检测越来越自动化，加上快速更新的新趋势和新技术，这一新兴应用亟需像CMV50000这样的高性能成像传感器。

用于电视机、智能手机以及其他设备的显示器不仅物理尺寸普遍变得更大，而且分辨率越来越高（例如4K和8K UHD）、像素密度也更高，这些都促使高分辨率检测系统的需求快速增长。

除大屏幕显示器之外，配备微型显示器的设备（如智能手表、AR眼镜、物联网）的数量也在迅速增长。这些小尺寸显示器不容许有任何瑕疵，否则终端用户会立即注意到它们。

不单是尺寸、分辨率和数量不断增加，新技术（OLED、量子点、微型LED等）也迅速涌现，并且要求检测系统具有更高的性能。

47.5Mp高分辨率可以检测更大尺寸、更高分辨率的显示器，或同时测试多个小尺寸显示器以缩减整体测试时间。用户可以通过1:1采样率测试整个8K显示器的亮度均匀性，也可以通过4:1或16:1过采样率测试整个4K或2K显示器，以检测各显示像素点。

与同等分辨率的其他成像传感器相比，CMV50000具有30fps的高帧率，有助于缩短测试时间。

由于瑕疵对比度低，并在显示器上形成渐变残影，该传感器的低噪声、高动态范围和高信噪比使其成为测试显示器亮度不均匀 (mura)的理想之选。

出色的成像质量结合极低暗电流和黑电平校准，使该传感器能够实现长曝光，再结合4倍模拟增益，即使是泄漏到显示器外最微弱的光线也能被显示出来。

航拍成像

CMV50000能发挥其出众性能的另一个应用领域是航拍成像。47.5Mp高分辨率的35mm大尺寸成像格式可以使无人机实现更低GSD（地面采样间距）或更高拍摄高度。

在无人机上使用卷帘快门传感器，会在捕获图像时产生所谓的“果冻效应”。这是因为快门位置和图像传感器在曝光过程中发生了移动，导致获取到的图像变形失真。

如果不需要全画幅30fps，也可以轻松地调低传感器的帧率，以降低功耗、带宽、存储和摄像头复杂度。

该传感器的工作温度范围为-40℃至70℃，因此适用于恶劣环境下的航拍成像。

视频/广播

CMV50000具有黑白和彩色(RGB)两种版本。35mm全画幅格式以及高分辨率(>8K UHD)使其成为视频和广播应用的理想之选。该传感器在8K (7680×4320)分辨率时的最高运行速度为40fps。

由于该传感器的高分辨率，用户可以通过降低采样率将分辨率降至4K（或HD）以进一步提高图像质量，或根据需求选择裁剪输出一个或多个4K或HD的分辨率同时仍能生成清晰的4K或HD图像（数码变焦）。

低噪声、高动态范围和片上校正功能使该传感器能够直接输出高质量图像，而全局快门技术可以确保无失真地捕获高速动态影像。

评估套件

艾迈斯半导体提供CMV50000评估套件。利用板上快速内存，该评估套件能够以全画幅帧率捕获和保存全分辨率图像。这些原始图像可以传输至计算机，供日后检验使用。评估套件使用USB 3.0连接并兼容USB3Vision标准。该套件配备了易于使用的软件（基于NI MAX），并且易于集成到测试系统中，以便全面评估成像传感器。

图3：CMV50000 EVK传感器评估板

未来一代的产品

要求摄像头更小、更轻并且分辨率更高的需求正在不断增加。这只有通过减小像素尺寸，才能实现。当然，大家普遍认为像元尺寸减小，性能肯定也会降低。艾迈斯半导体致力于在缩减像元尺寸的同时保持高性能。这将为实现高性能、高分辨率且小巧轻便的摄像头扫除障碍，无需昂贵的大尺寸光学部件，并且摄像头可安装在更多空间受限的环境中。