30 Full Frames pro Sekunde bei voller Auflösung CMOSIS: 20-Megapixel-CMOS-Bildsensor mit Global Shutter

Der CMOS-Bildsensor CMV20000 von CMOSIS mit Global Shutter liefert bei voller Auflösung von 20 Megapixel und mit 12 Bit A/D-Wandler-Auflösung 30 Full Frames pro Sekunde.
Der CMOS-Bildsensor CMV20000 von CMOSIS mit Global Shutter liefert bei voller Auflösung von 20 Megapixel und mit 12 Bit A/D-Wandler-Auflösung 30 Full Frames pro Sekunde.

Mit dem 20-Megapixel-Bildsensor CMV20000 ist CMOSIS jetzt dem vom On-Semiconductor-Baustein VITA25K gehaltenen Auflösungsrekord von 25 Megapixel für industrietaugliche CMOS-Bildsensoren mit Global Shutter nahegekommen. Der Neue übertrifft die bisherige CMOSIS-eigene Bestmarke des Bildsensors CMV12000 um immerhin 8 Megapixel.

Als Zielanwendungen des CMV20000 nennt CMOSIS hochauflösende Bildverarbeitungs-Anwendungen in Industrie und Medizin. Der Baustein erweitert die Global-Shutter-CMOS-Bildsensor-Familie CMV nach oben. Er bietet eine Auflösung von 5120 x 3840 Bildpunkten bei quadratischer Pixelstruktur mit 6,4 µm Kantenlänge. Dies resultiert in einer aktiven Sensorfläche von 32,8 x 24,6 mm (entsprechend dem 35-mm-Filmformat). Die Quanteneffizienz erreicht Spitzenwerte von mehr als 45 Prozent. Damit ergibt sich eine Empfindlichkeit von 8,29 V/Lux-s in Kombination mit einem Dynamikbereich von 66 dB.

Mittels Correlated Double Sampling (CDS) beim Betrieb mit Global Shutter unterdrückt die patentierte 8-Transistor-Pixelarchitektur des CMV20000 das Dunkelrauschen und die FPN-Uniformitätsabweichungen der Sensormatrix. Der Baustein bietet zudem wie alle Mitglieder der CMV-Familie eine hohe Shutter-Effizienz.

Bei voller Auflösung von 20 Megapixel und mit 12 Bit A/D-Wandler-Auflösung liefert der CMV20000 pro Sekunde 30 Full Frames. 16 LVDS-Ausgänge mit je 480 MBit/s machen dies möglich. Multiplexen auf nur acht Ausgangskanäle führt zu niedrigeren Bildraten; partielles Auslesen, Windowing und Subsampling lassen sich für höhere Bildraten programmieren. Bei voller Auflösung und Frame-Rate beträgt der Leistungsverbrauch 1,1 W. Dieser Leistungsverbrauch lässt sich dynamisch steuern, wenn der Baustein bei niedrigeren Frame-Raten eingesetzt wird. Funktionsmerkmale wie HDR-Betriebsarten (High Dynamic Range), Programmierung von Offset und Verstärkung sowie die Steuerung des Leistungsverbrauchs werden über eine Dreidraht-Read/Write-SPI-Steuerung ausgeführt.

Die monochrome Version des CMV20000 befindet sich schon in der Serienproduktion. Eine Farbvariante mit RGB-Bayer-CFA-Filter wird im vierten Quartal 2012 verfügbar sein. Beide Ausführungen sind in einem keramischen 143-Pin-PGA-Package untergebracht und lassen sich bei Temperaturen von -20 bis +70 ºC betreiben.

Ursprünglich wurde der CMV20000 als exklusiv kundenspezifisches Produkt für komplexe Aufgaben im Verkehrs-Management entwickelt. Eine vertragliche Regelung mit dem Original-Kunden ermöglicht es CMOSIS jetzt, den Baustein auch anderen Kunden und für andere Einsatzgebiete als Verkehrssysteme anzubieten.