{"id":12970,"date":"2024-07-26T02:01:29","date_gmt":"2024-07-26T02:01:29","guid":{"rendered":"https:\/\/dgzx.hk?p=12970"},"modified":"2024-07-26T02:11:24","modified_gmt":"2024-07-26T02:11:24","slug":"camera-module-cmos-image-sensor-selection-guide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/guia-de-seleccion-del-sensor-de-imagen-cmos-del-modulo-de-camara\/","title":{"rendered":"Gu\u00eda de selecci\u00f3n del sensor de imagen CMOS del m\u00f3dulo de c\u00e1mara"},"content":{"rendered":"
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Introducci\u00f3n al sensor de imagen CMOS<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n<\/section>\n<\/section>\n<\/section>\n

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Los sensores de imagen son dispositivos que convierten las se\u00f1ales luminosas en se\u00f1ales el\u00e9ctricas y son ampliamente utilizados en los mercados de la televisi\u00f3n digital y la comunicaci\u00f3n visual. Actualmente, los dos m\u00e1s utilizados son los CCD (dispositivo acoplado a carga) y los CMOS (semiconductor complementario de \u00f3xido met\u00e1lico).
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Entre ellos, el CMOS es actualmente el m\u00e1s llamativo y se considera el que tiene el mayor potencial de desarrollo.<\/span><\/p>\n

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El sensor de imagen CMOS es un sensor de imagen de estado s\u00f3lido t\u00edpico, que generalmente est\u00e1 compuesto por una matriz de unidades sensibles a la imagen, un controlador de fila, un controlador de columna, una l\u00f3gica de control de tiempo, un convertidor AD, una interfaz de salida de bus de datos, una interfaz de control y otras partes. Estas partes generalmente est\u00e1n integradas en el mismo chip de silicio. Su proceso de funcionamiento generalmente se puede dividir en reinicio, conversi\u00f3n fotoel\u00e9ctrica, integraci\u00f3n y lectura.<\/span><\/p>\n

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Tambi\u00e9n se pueden integrar otros circuitos de procesamiento de se\u00f1ales digitales en el chip del sensor de imagen CMOS, como convertidores AD, control autom\u00e1tico de exposici\u00f3n, compensaci\u00f3n de no uniformidad, procesamiento de balance de blancos, control de nivel de negro, correcci\u00f3n de gamma, etc. Para realizar c\u00e1lculos r\u00e1pidos, incluso los dispositivos DSP con funciones programables se pueden integrar con dispositivos CMOS para formar una c\u00e1mara digital de un solo chip y un sistema de procesamiento de im\u00e1genes.<\/span><\/p>\n

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M\u00e1s precisamente, un sensor de imagen CMOS debe considerarse un sistema de imagen. De hecho, cuando un dise\u00f1ador compra un sensor de imagen CMOS, obtiene un sistema completo que incluye registros l\u00f3gicos de matriz de imagen, memoria, generadores de pulsos de temporizaci\u00f3n y convertidores.<\/span><\/p>\n

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Principio de funcionamiento del sensor de imagen CMOS<\/strong>
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1. Estructura de p\u00edxeles del tubo MOS<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n

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El transistor MOS y el fotodiodo forman una secci\u00f3n transversal estructural equivalente a un p\u00edxel. Durante el per\u00edodo de integraci\u00f3n de la luz, el transistor MOS se desconecta y el fotodiodo genera portadores correspondientes seg\u00fan la intensidad de la luz incidente y los almacena en la uni\u00f3n PN de la fuente (posici\u00f3n \u2460 en la figura siguiente).<\/span><\/p>\n<\/section>\n

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Cuando termina el per\u00edodo de integraci\u00f3n, se aplica un pulso de escaneo a la compuerta del transistor MOS, encendi\u00e9ndolo, restableciendo el fotodiodo al potencial de referencia y provocando que fluya una corriente de video a trav\u00e9s de la carga, cuya magnitud corresponde a la intensidad de la luz incidente.<\/span><\/p>\n

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La uni\u00f3n PN de la fuente del transistor MOS cumple la funci\u00f3n de conversi\u00f3n fotoel\u00e9ctrica y almacenamiento de portadora. Cuando se aplica una se\u00f1al de pulso a la compuerta, se lee la se\u00f1al de video.<\/span><\/p>\n

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2. Estructura de la matriz de sensores de imagen CMOS<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n

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La estructura de la matriz de p\u00edxeles CMOS consta de un registro de desplazamiento horizontal, un registro de desplazamiento vertical y una matriz de p\u00edxeles CMOS.<\/span><\/p>\n<\/section>\n

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Estructura de la matriz de sensores CMOS<\/span><\/p>\n

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(1 registro de desplazamiento vertical; 2 registros de desplazamiento horizontal; 3 interruptores de escaneo horizontal; 4 interruptores de escaneo vertical; matriz de 5 p\u00edxeles; l\u00ednea de 6 se\u00f1ales; 7 p\u00edxeles)<\/span><\/p>\n

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Como se mencion\u00f3 anteriormente, cada transistor MOS act\u00faa como un interruptor bajo el control de pulsos de los circuitos de escaneo horizontal y vertical. El registro de desplazamiento horizontal enciende secuencialmente los transistores MOS que desempe\u00f1an la funci\u00f3n de escaneo horizontal de izquierda a derecha, es decir, la funci\u00f3n de direccionamiento de la columna, y el registro de desplazamiento vertical direcciona secuencialmente las filas de la matriz.<\/span><\/p>\n

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Cada p\u00edxel consta de un fotodiodo y un transistor MOS que act\u00faa como un interruptor vertical. El interruptor horizontal se enciende en secuencia bajo la acci\u00f3n del pulso generado por el registro de desplazamiento horizontal, y el interruptor vertical se enciende bajo la acci\u00f3n del pulso generado por el registro de desplazamiento vertical, de modo que la tensi\u00f3n de referencia (polarizaci\u00f3n) se aplica al fotodiodo del p\u00edxel en secuencia.<\/span><\/p>\n<\/section>\n

\"9ed5df76408441d16f38390c65e8f40b.png\"\/<\/p>\n

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3. Principio de funcionamiento y proceso del sensor de imagen CMOS<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n

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Seg\u00fan el diagrama de bloques funcionales del sensor de imagen CMOS, se puede encontrar que el flujo de trabajo del sensor de imagen CMOS se divide principalmente en los siguientes tres pasos.<\/span><\/p>\n<\/section>\n

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Diagrama de bloques funcional de un sensor de imagen CMOS<\/span><\/p>\n

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Paso 1: La luz externa irradia la matriz de p\u00edxeles, lo que provoca un efecto fotoel\u00e9ctrico y genera cargas correspondientes en la unidad de p\u00edxeles.<\/strong><\/span><\/p>\n

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La escena se enfoca en el conjunto de sensores de imagen a trav\u00e9s de la lente de captura de im\u00e1genes. El conjunto de sensores de imagen es un conjunto de p\u00edxeles bidimensional. Cada p\u00edxel incluye un fotodiodo. El fotodiodo de cada p\u00edxel convierte la intensidad de la luz en su superficie en una se\u00f1al el\u00e9ctrica.<\/span><\/p>\n

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Paso 2: Seleccione el p\u00edxel que desea operar a trav\u00e9s del circuito de selecci\u00f3n de filas y el circuito de selecci\u00f3n de columnas, y lea la se\u00f1al el\u00e9ctrica en el p\u00edxel.<\/strong><\/span><\/p>\n


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Durante el proceso de selecci\u00f3n de compuertas, la unidad l\u00f3gica de selecci\u00f3n de filas puede escanear la matriz de p\u00edxeles fila por fila o de forma alternada, y lo mismo sucede con las columnas. La unidad l\u00f3gica de selecci\u00f3n de filas y la unidad l\u00f3gica de selecci\u00f3n de columnas se pueden utilizar juntas para realizar la funci\u00f3n de extracci\u00f3n de ventana de la imagen.<\/span><\/p>\n

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Paso 3: Realice el procesamiento de la se\u00f1al en las unidades de p\u00edxeles correspondientes.<\/strong><\/span><\/p>\n


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Las se\u00f1ales de imagen en las unidades de p\u00edxeles de fila se transmiten a las unidades de procesamiento de se\u00f1ales anal\u00f3gicas y a los convertidores A\/D correspondientes a trav\u00e9s de los buses de se\u00f1al de sus respectivas columnas, y se convierten en se\u00f1ales de imagen digital para su salida. La funci\u00f3n principal de las unidades de procesamiento de se\u00f1ales anal\u00f3gicas es amplificar las se\u00f1ales y mejorar la relaci\u00f3n se\u00f1al-ruido.<\/span><\/p>\n

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Una vez amplificada la se\u00f1al el\u00e9ctrica del p\u00edxel, se env\u00eda al circuito de muestreo doble correlacionado (CDS) para su procesamiento. El muestreo doble correlacionado es un m\u00e9todo importante que utilizan los dispositivos de alta calidad para eliminar algunas interferencias. Su principio b\u00e1sico es que el sensor de imagen genera dos salidas, una para la se\u00f1al en tiempo real y la otra para la se\u00f1al de referencia. Las se\u00f1ales de interferencia iguales o relacionadas se eliminan mediante la diferencia de las dos se\u00f1ales.<\/span><\/p>\n

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Este m\u00e9todo puede reducir el ruido KTC, el ruido de reinicio y el ruido de patr\u00f3n fijo FPN (ruido de patr\u00f3n fijo), y tambi\u00e9n puede reducir el ruido 1\/f y mejorar la relaci\u00f3n se\u00f1al\/ruido. Adem\u00e1s, tambi\u00e9n puede completar la integraci\u00f3n de se\u00f1ales, la amplificaci\u00f3n, el muestreo, la retenci\u00f3n y otras funciones.<\/span><\/p>\n

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Luego, la se\u00f1al se env\u00eda a un convertidor anal\u00f3gico\/digital y se convierte en una salida de se\u00f1al digital.<\/span><\/p>\n

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Adem\u00e1s, para obtener una c\u00e1mara pr\u00e1ctica de calidad calificada, el chip debe contener varios circuitos de control, como control del tiempo de exposici\u00f3n, control autom\u00e1tico de ganancia, etc. Para que cada parte del circuito en el chip se mueva a un ritmo espec\u00edfico, se deben utilizar m\u00faltiples se\u00f1ales de control de tiempo. Para facilitar la aplicaci\u00f3n de la c\u00e1mara, el chip tambi\u00e9n debe emitir algunas se\u00f1ales de tiempo, como se\u00f1ales de sincronizaci\u00f3n, se\u00f1ales de inicio de l\u00ednea, se\u00f1ales de inicio de campo, etc.<\/span><\/p>\n


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Campos de aplicaci\u00f3n del sensor de imagen CMOS<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n<\/section>\n<\/section>\n

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Los sensores de imagen CMOS tienen las ventajas de un tama\u00f1o peque\u00f1o, un bajo consumo de energ\u00eda, un precio bajo y una producci\u00f3n en masa, y representan el 90% del mercado de sensores de imagen. Se utilizan ampliamente en c\u00e1maras digitales, tel\u00e9fonos inteligentes, conducci\u00f3n aut\u00f3noma, seguridad, Internet de las cosas y otros campos, y tienen un enorme potencial de mercado en el futuro.<\/span><\/p>\n

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    digital <\/strong>c\u00e1mara<\/strong><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

    En los primeros tiempos de las c\u00e1maras digitales, la mayor\u00eda de ellas utilizaban im\u00e1genes CCD. Sin embargo, m\u00e1s tarde, el CMOS se desarroll\u00f3 r\u00e1pidamente y se convirti\u00f3 en un componente indispensable en las c\u00e1maras SLR dom\u00e9sticas.
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    Aunque el CMOS es ligeramente inferior al CCD en saturaci\u00f3n de color y textura, el chip de procesamiento CMOS puede compensar estos aspectos, por lo que sigue siendo mejor que el CCD en otros aspectos, como el mecanismo de reducci\u00f3n de ruido, la velocidad de lectura r\u00e1pida, el ahorro de energ\u00eda, etc. En el mercado, muchas SLR de alto rendimiento tienen las caracter\u00edsticas anteriores.<\/span><\/p>\n

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      Tel\u00e9fono inteligente<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

      Como todos sabemos, los terminales m\u00f3viles siempre han sido un mercado importante para los sensores de imagen CMOS. Las c\u00e1maras duales y las c\u00e1maras 3D se utilizan ampliamente en los tel\u00e9fonos inteligentes, y la adici\u00f3n de lentes ayuda a los fabricantes de tel\u00e9fonos m\u00f3viles a ampliar la brecha entre sus estrategias de ventas y los productos de la competencia. Los fabricantes son m\u00e1s activos en la instalaci\u00f3n de m\u00f3dulos de c\u00e1mara, especialmente utilizando de 2 a 5 millones de lentes funcionales de bajo p\u00edxel para aumentar la cantidad de lentes en sus productos.
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      En t\u00e9rminos generales, los sensores CMOS se pueden dividir en sensores CMOS retroiluminados y sensores CMOS apilados.<\/span><\/p>\n

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      El sensor CMOS retroiluminado cambia el fotodiodo y la capa de cableado para que la luz ingrese primero al fotodiodo fotosensible, lo que aumenta la sensibilidad y mejora significativamente el efecto de disparo en entornos con poca luz. iPhone, Xiaomi, Meizu, como todos sabemos, est\u00e1n equipados con este tipo de sensores.<\/span><\/p>\n

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      El sensor CMOS apilado es un derivado del sensor CMOS retroiluminado. Es el m\u00e1s utilizado y el m\u00e1s avanzado en las c\u00e1maras de los tel\u00e9fonos m\u00f3viles y es una tecnolog\u00eda exclusiva de Sony.<\/span><\/p>\n

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        Piloto autom\u00e1tico<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

        Hoy en d\u00eda, el mercado automotriz se ha convertido en la segunda \u00e1rea de aplicaci\u00f3n m\u00e1s grande para los sensores CMOS despu\u00e9s de los tel\u00e9fonos m\u00f3viles.<\/span><\/p>\n

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        Con el desarrollo de la tecnolog\u00eda de conducci\u00f3n aut\u00f3noma, la demanda de c\u00e1maras instaladas en veh\u00edculos ha aumentado r\u00e1pidamente. Cada c\u00e1mara adicional requiere un sensor CMOS adicional, lo que impulsa directamente el crecimiento del tama\u00f1o del mercado de CMOS.<\/span><\/p>\n

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        Seg\u00fan el \u00faltimo pron\u00f3stico de Yole Group, el valor de mercado de los sensores de imagen CMOS ha aumentado entre 1 y 5,5 mil millones de d\u00f3lares entre 2016 y 2022, convirti\u00e9ndose en el segmento de mayor crecimiento y porcentaje entre los sensores automotrices (incluidos varios radares, sensores, etc.).<\/span><\/p>\n

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          Campo de seguridad<\/strong><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

          En el campo de la monitorizaci\u00f3n de la seguridad, es necesario obtener informaci\u00f3n visual a trav\u00e9s de c\u00e1maras, lo que requiere sensores de imagen CMOS. En los \u00faltimos a\u00f1os, con la profunda integraci\u00f3n de la industria de la seguridad con tecnolog\u00edas como la inteligencia artificial, el big data y la computaci\u00f3n en la nube, la escala de todo el mercado de monitorizaci\u00f3n de la seguridad ha seguido expandi\u00e9ndose. De los 851 mil millones de yuanes en valor de producci\u00f3n total de la industria de la seguridad de China en 2020, los proyectos de seguridad representaron 510 mil millones de yuanes, los productos de seguridad representaron 260 mil millones de yuanes y el mercado de operaci\u00f3n, mantenimiento y servicio represent\u00f3 81 mil millones de yuanes. En el futuro, con la mayor implementaci\u00f3n de la infraestructura de la industria de la seguridad, la escala del mercado CIS en el campo de la monitorizaci\u00f3n de la seguridad seguir\u00e1 creciendo.<\/span><\/p>\n

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            Campo de la IoT (Internet de las cosas)<\/strong><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

            En el campo de la IoT, una gran cantidad de dispositivos de hardware electr\u00f3nico necesitan estar equipados con m\u00f3dulos de c\u00e1mara para realizar im\u00e1genes, reconocimiento facial, videollamadas y otras funciones. Como televisores, altavoces inteligentes, drones, VR\/AR y otros productos. Adem\u00e1s, tambi\u00e9n se necesita una gran cantidad de sensores de imagen CMOS en sistemas m\u00e9dicos e industriales. Ahora, los campos de investigaci\u00f3n m\u00e9dica y cient\u00edfica buscan utilizar sensores CMOS de menor costo y mejor efectividad para reemplazar la mayor\u00eda de los productos antiguos; con el desarrollo de la visi\u00f3n artificial, cada vez m\u00e1s l\u00edneas de producci\u00f3n industriales introducir\u00e1n sensores de imagen para mejorar la eficiencia y la calidad de la producci\u00f3n.<\/span><\/p>\n


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            Selecci\u00f3n del sensor de imagen CMOS de Canon<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n<\/section>\n<\/section>\n

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            Lista de productos con sensores de imagen CMOS de Canon<\/strong><\/span><\/p>\n<\/section>\n

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            \"4082b89f70ec149a51bd683d1d8655f3.png\"\/<\/p>\n

            Productos de alta resoluci\u00f3n<\/strong><\/span><\/p>\n

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            Serie de productos de monitoreo y visi\u00f3n artificial<\/span><\/strong><\/p>\n

            \"3e4a2bd408e0fa92d30c01b5efc0365a.png\"\/<\/span><\/strong><\/p>\n

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            \u00b7FIN\u00b7<\/strong><\/span><\/strong><\/p>\n

            <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

            Introduction to CMOS Image Sensor Image sensors are devices that convert light signals into electrical signals and are widely used in the digital television and visual communication markets. Currently, the two most widely used are CCD (Charge-Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Among them, CMOS is currently the most eye-catching and is considered to have the greatest development potential. CMOS image sensor is a typical solid-state imaging sensor, usually composed of image sensitive unit array, row driver, column driver, timing control logic, AD converter, data bus output interface, control interface and other parts. These parts are usually integrated on the same silicon chip. Its working process can generally be divided into reset, photoelectric conversion, integration and readout. Other digital signal processing circuits can also be integrated on the CMOS image sensor chip, such as AD converters, automatic exposure control, non-uniformity compensation, white balance processing, black level control, gamma correction, etc. In order to perform fast calculations, even DSP devices with programmable functions can be integrated with CMOS devices to form a single-chip digital camera and image processing system. More precisely, a CMOS image sensor should be considered an image system. In fact, when a designer buys a CMOS image sensor, he or she gets a complete system including image array logic registers, memory, timing pulse generators, and converters. Working Principle of CMOS Image Sensor 1. Pixel structure of MOS tube The MOS transistor and the photodiode form a structural cross-section equivalent to a pixel. During the light integration period, the MOS transistor is cut off, and the photodiode generates corresponding carriers according to the intensity of the incident light and stores them at the P-N junction of the source (position \u2460 in the figure below). When the integration period ends, a scan pulse is applied to the gate of the MOS transistor, turning it on, resetting the photodiode to the reference potential, and causing a video current to flow through the load, the magnitude of which corresponds to the incident light intensity. The MOS transistor source P.N junction plays the role of photoelectric conversion and carrier storage. When a pulse signal is applied to the gate, the video signal is read out. 2. CMOS image sensor array structure The CMOS pixel array structure consists of a horizontal shift register, a vertical shift register and a CMOS pixel array. CMOS sensor array structure (1-vertical shift register; 2-horizontal shift register; 3-horizontal scanning switch; 4-vertical scanning switch; 5-pixel array; 6-signal line; 7-pixel) As mentioned above, each MOS transistor acts as a switch under the pulse drive of the horizontal and vertical scanning circuits. The horizontal shift register sequentially turns on the MOS transistors that play the horizontal scanning role from left to right, that is, the role of addressing the column, and the vertical shift register sequentially addresses the rows of the array. Each pixel consists of a photodiode and a MOS transistor that acts as a vertical switch. The horizontal switch is turned on in sequence under the action of the pulse generated by the horizontal shift register, and the vertical switch is turned on under the action of the pulse generated by the vertical shift register, so that the reference voltage (bias) is applied to the photodiode of the pixel in sequence. 3. Working principle and process of CMOS image sensor According to the functional block diagram of the CMOS image sensor, it can be found that the workflow of the CMOS image sensor is mainly divided into the following three steps. Functional block diagram of a CMOS image sensor Step 1: External light irradiates the pixel array, causing a photoelectric effect and generating corresponding charges in the pixel unit. The scene is focused onto the image sensor array through the imaging lens. The image sensor array is a two-dimensional pixel array. Each pixel includes a photodiode. The photodiode in each pixel converts the light intensity on its array surface into an electrical signal. Step 2: Select the pixel you want to operate through the row selection circuit and the column selection circuit, and read the electrical signal on the pixel. During the gating process, the row selection logic unit can scan the pixel array row by row or alternately, and the same is true for the columns. The row selection logic unit and the column selection logic unit can be used together to realize the window extraction function of the image. Step 3: Perform signal processing on the corresponding pixel units. The image signals in the row pixel units are transmitted to the corresponding analog signal processing units and A\/D converters through the signal buses of their respective columns, and converted into digital image signals for output. The main function of the analog signal processing units is to amplify the signals and improve the signal-to-noise ratio. After the pixel electrical signal is amplified, it is sent to the correlated double sampling (CDS) circuit for processing. Correlated double sampling is an important method used by high-quality devices to eliminate some interference. Its basic principle is that the image sensor leads to two outputs, one for the real-time signal and the other for the reference signal. The same or related interference signals are removed by the difference of the two signals. This method can reduce KTC noise, reset noise and fixed pattern noise FPN (Fixed Pattern Noise), and can also reduce 1\/f noise and improve signal-to-noise ratio. In addition, it can also complete signal integration, amplification, sampling, holding and other functions. The signal is then output to an analog\/digital converter and converted into a digital signal output. In addition, in order to obtain a practical camera of qualified quality, the chip must contain various control circuits, such as exposure time control, automatic gain control, etc. In order to make each part of the circuit in the chip move at a specified beat, multiple timing control signals must be used. In order to facilitate the application of the camera, the chip is also required to output some timing signals, such<\/p>","protected":false},"author":5,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_eb_attr":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-12970","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12970","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=12970"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12970\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=12970"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=12970"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/dgzx.hk\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=12970"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}