ic insights数据显示,2019年,图像传感器的销售额达到184亿美元,比2018年增长了30%。ic insights分析师rob lineback表示:“我们目前预测,到2020年,cmos图像传感器的销售额将下降3%,至178亿美元,打破连续的销售记录,原因是在covid19危机期间,手机和其他系统中传感器的需求在下降。”
另一个更乐观预测是,cmos图像传感器市场在2019年增长了25%。到2020年,该市场预计将放缓并实现7%的正增长。智能手机无疑是最大的助推力。据yole称,2018年,每部手机有2.5个摄像头。yole光电传感部门主管guillaume girardin表示:到2019年,每台智能手机的摄像头数量将跃升至2.8个。我们预计,到2020年,每台智能手机将配备3个摄像头。
然而,每一款手机都是不同的。例如,苹果的iphone 11 pro整合了12mp的三摄像头技术(宽屏、超宽屏和远摄)。与此同时,三星5g手机有五个摄像头,包括四个后置摄像头和一个前置摄像头。其中一款相机配备了飞行时间传感器,用于手势和3d物体识别。
高分辨率的相机并不一定就能拍出更好的照片。girardin :“这是一个像素大小和分辨率之间的权衡问题,像素缩放意味着它有更多的像素。当分辨率超过40mp和50mp时,其能力可能超出人眼所能看到的范围。对于cmos图像传感器来说,具有更好的量子效率(qe)和信噪比的像素是图像质量最重要的因素。
此外,智能手机也不会取代专业人士使用的单反相机。但显然,智能手机提供的功能比以往任何时候都多。veeco公司产品营销高级经理ronald arif表示:“人们肯定会被5g吸引,因为它具有更大的带宽和潜在的应用前景,比如将现场体育赛事的8k流媒体传输到实时ar/vr/mr游戏中。最新5g手机的摄像头变得更加先进。他们开始整合用于深度感知的vcsel设备,可以在任何地方使用,从自动对焦到客厅的3d映射。人们可以想象,先进的相机与深度测绘能力和5g的结合。这可能会带来丰富的新应用,比如游戏、直播、远程学习和视频会议。”
在其他创新方面,供应商正在提供近红外(nir)图像传感器。nir是一种利用可见光谱以外的波长来照亮物体的技术,它被设计用于在接近或完全黑暗的环境中工作。omnivision公司的新近红外技术在不可见的940nm近红外光谱上提高了25%,在几乎不可见的850nm近红外波长上提高了17%。
在另一个独立的开发中,索尼和prophesee开发了一个基于事件的视觉传感器。这些传感器以机器视觉应用为目标,在各种环境中检测快速移动的物体。
像素扩展竞赛
几年前,cmos图像传感器供应商开始了所谓的像素缩放竞赛。这指的是“像素间距”,即设备中每个像素之间的距离。我们的目标是(现在仍然是)在给定的时间段内减少每一代的像素间距。更高的像素密度意味着更高的分辨率,但并不是所有的传感器都需要更小的间距。
什么样的像素间距能满足我们的需求?
较小的像素间距通常提供更高的分辨率,但价格更加昂贵。因其需要更多的led晶元来创建较高的像素密度,因而材料和生产成本更高。
那么问题来了,究竟什么样的像素间距是最合适的?答案是,消费者可以通过确定屏幕的最佳观看距离来确定led屏的最佳像素间距值。所谓最佳观看距离是指图像保真度的临界点,如果观察者离得太近,则图像品质会降低或屏幕会出现像素化。
举例来说,搭载交互触摸方案的显示屏需要较小的像素间距才能为邻近的观看者提供清晰的图像。而在大众面前播放的led屏,比如悬挂在舞台上的led屏,则可以采用较高的像素间距。简单来说,较小的像素间距能提供更高品质的图像,但如果屏幕距离观看者较远,那么额外的投资就显得没有必要了。
业界通常使用三种方法来确定可接受的观看距离:
10倍规则:这是计算视觉敏感距离近似估计值的快速方法。
计算公式为:像素间距×10=近似观看距离(以英尺为单位)
视觉敏感距离:也被称为视网膜距离,是指一个拥有20/20视力的人要看到led屏呈现连贯图像而非像素化图像而必须与屏幕保持的距离。
计算公式为:像素间距×3438=视觉敏感距离(以英尺为单位)
平均舒适观看距离:这是大多数人对于舒适观看距离的估计。这是一个主观的估算,并将考虑到人眼视线、内容分辨率及内容类型等变量。
尽管这些方法都具有一定指导性,但在确定观看距离时其实并没有所谓的正确答案。屏幕的观看距离最终还是要取决于屏幕的所有者是否感到舒适。