机器视觉等应用推动CMOS图像传感器性能升级
2024年07月05日 11:38 发布者：工程新闻
当前，机器视觉技术正成为现代工业中的核心驱动力。中国机器视觉市场规模呈现持续增长态势。中商产业研究院发布的《2024-2029年中国机器视觉行业市场前景预测及未来发展趋势研究报告》显示，2023年中国机器视觉市场规模达到185.12亿元，同比增长8.49%。预计2024年中国机器视觉市场规模将增长至207.17亿元。（数据来源：GGI、中商产业研究院整理）机器视觉检测设备可以应用于自动化生产线上，对产品的外观、尺寸、缺陷等进行检测，实现快速、高效的品质控制。在工业检测领域，CMOS图像传感器的重要应用之一是自动光学检测（AOI），包括显示面板检测、PCB检测、电子元器件检测等。据Yole统计，2022年工业领域CMOS图像传感器全球销售额为8.65亿美元，同比增长24%。预计到2028年，工业领域CMOS图像传感器的销售额达13.91亿美元，复合增长率约为8%。当前，工业自动光学检测的痛点主要体现在如下两个方面：一是如何把产品细微缺陷通过图像成像出来？这就要求图像传感器具备更高的分辨率；二是如何把形态各异、复杂多变的产品缺陷高效准确地检测出来？为应对高检测通量和非标准化的产线，市场对于高分辨大靶面的相机需求越来越强烈。这也给相机的核心部件CMOS图像传感器的性能提出了更高的要求：高分辨率，大视场，小像素，高满阱等。随着行业对于高像素的需求加速，各厂商相继推出超亿像素图像传感器。豪威现已发布2亿像素图像传感器，佳能发布2.5亿像素CMOS影像传感器，威派视半导体发布超6亿像素大面阵图像传感器……要实现像素规模的提升，像素尺寸需进一步缩小，信噪比将无法满足成像需求，这使得CMOS传感器遇到了显著的技术瓶颈，各方开始寻求不断提高分辨率等性能的技术突破路径。威派视创始团队于2009年在南京大学期间提出了全新的垂直电荷转移成像器件（VPS）概念，用单一晶体管实现图像传感器像素的全部功能，将像素尺寸由“微米级”推进至“纳米级”，最小像素尺寸可达0.5微米，是现代半导体成像技术的新突破。针对威派视近期发布的VPS800大面阵成像芯片，经第三方评估，VPS图像传感器的高分辨、大视场等性能，相比于以往CMOS图像传感器有了较大提升。分辨率测试1. 检测项目：VPS800大面阵图像传感器的分辨率性能2. 检测方案：1)搭建光路，调节镜头和VPS芯片的距离，使得通过透镜成像的ISO 12233测试卡的边缘黑白交界处位于VPS芯片的上下取景线中心；2)使用光源照射ISO 12233分辨率测试卡，调节VPS芯片在镜头焦距处，使得ISO 12233测试卡可以在VPS芯片上成一个大致清晰的像；3)前后细微调节VPS芯片的位置，拍摄多组图片，选取最清晰的图片，读取VPS芯片的分辨率。