从更高分辨率到零运动伪影图像传感器不断发展

随着CMOS和像素装仓技术的进步，公司现在正在制造图像传感器，这些传感器可以消除运动伪影，并具有更高的分辨率、更好的动态范围和更高的性能。

本文讨论了行业中最近推出的一些新的图像传感器产品。

 

像素装箱技术占据中心地位

由于小像素尺寸无法捕获那么多的光，因此使用像素装仓技术制作超像素解决了这个问题。像素装仓是取图像传感器中的相邻像素，并将它们分组在一起以形成超级像素簇的过程。此外，像素装仓技术提高了像素的感光度，以产生更清晰、噪音更小的低光图像。

ISOCELL HP2图像传感器的特写视图。图片由三星提供

 

三星最近利用其像素装仓技术Tetra2pixel制造了一种200MP图像传感器ISOCELL HP2。图像传感器使手机制造商能够开发具有更高分辨率摄像头的智能手机等设备。ISOCELL HP2以1/1.3“光学格式嵌入2亿0.6微米（μm）像素，可应用于108 MP主智能手机摄像头。

三星的Tetra2pixel技术使图像传感器能够在不同的光照条件下最佳工作，包括低光照环境。例如，在弱光环境中，ISOCELL HP2自动将相邻像素合并为一个像素，使其能够作为一个1.2µm大小的50 MP像素或2.4µm大小、12.5 MP像素进行操作。

图像传感器中的单个像素可以吸收的电子数量随着像素尺寸的减小而减小。这会影响捕获图像中的颜色再现的质量。为了将图像传感器的性能提高33%，三星采用了双垂直传输门（D-VTG）技术，使像素能够存储更多的电子，并在明亮的环境中操作时消除了褪色图像的产生。

三星还在图像传感器中加入了超级QPD功能。这使传感器能够在低照度设置下使用其2亿像素的所有聚焦剂。ISOCELL HP2拥有高帧速率和减少的快门延迟。这样可以获得更快的拍照体验。最新的三星S23 Ultra智能手机采用了图像传感器。

 

消除ToF相机中的运动伪影

运动伪影可能由于物体和飞行时间（ToF）图像传感器之间的相对运动而发生。为了消除ToF相机中的运动伪影，Teledyne推出了Hydra 3D+，这是一款集成了10μm三抽头像素的图像传感器，具有出色的解调对比度。

Hydra 3D ToF图像传感器的特写视图。图片由Teledyne提供

 

Hydra 3D+是一款832 x 600像素分辨率的CMOS图像传感器，适用于3D检测和测量。该设备在近红外（NIR）波长范围内具有高灵敏度。

据该公司介绍，Hydra3D+可以在短距离、中距离和长距离实时捕捉快速移动的物体，而不会产生运动伪影。因此，该设备可应用于自动引导车辆、监控、机器人导航和工厂自动化。Hydra3D+产品简介中提供了更多信息。

图像传感器的关键功能包括片上多系统管理、强大的片上高动态范围（HDR）和可编程曝光时间。该公司表示，有了新的ToF传感器，消费者可以享受3D测量，具有最高水平的3D性能，在2D和3D模式下，以及在所有距离范围和条件下，即使在多个系统运行或户外环境中，也可以享受无损的图像质量。

 

高动态范围CMOS相机

与此同时，佳能在1月份发布了一款1.0英寸背照式堆叠CMOS图像传感器，该传感器面向监控应用。与Teledyne的Hydra3+图像传感器一样，佳能的新图像传感器也可以捕捉没有运动伪影的图像。

传统的图像传感器执行高动态范围的图像合成，以产生在不同曝光条件下从多个单独的图像捕获的单个图像。这种操作通常是有缺陷的，在产生的图像中会出现运动伪影。

为了解决这个问题，佳能的新型CMOS传感器配备了最先进的多个CPU和其他处理电路，将单个图像划分为736个不同的区域，每个区域都根据环境的亮度水平设置为最佳曝光时间。这不仅消除了运动伪影，而且消除了对图像合成操作的需要。

佳能的CMOS传感器消除了对图像合成的需求。图片由佳能提供

 

该产品拥有每秒约60帧（fps）的高速图像捕获和约1260万像素的高像素数。此外，该传感器记录了业界领先的148 dB的高动态范围。

该设备适用于既有亮区也有暗区的环境，如地下停车场入口和体育场入口的背景监控。据该公司介绍，该设备在约0.1勒克斯至约2700000勒克斯的光照水平下拍摄图像。