随着现代科技的不断进步和市场竞争的日益激烈，产品的生命周期变得越来越短，因此制造商必须采取一些措施来加快产品的开发周期。此外，视觉系统在各行各业中的应用越来越广泛，需要同时考虑其性能和造价等多个方面的因素。
在这种情况下，制造商可以将资源集中在视觉系统的附加价值上，比如提升性能、增加功能、提高可靠性等等。通过这种方法，能够提高视觉系统的市场竞争力，进而获得更大的市场份额和利润。
2022年9月，Teledyne e2v发布了Optimom 2M，这是一系列MIPI CSI-2模组中的第一个产品，正是为了应对这一挑战而推出。该模组将成像和光学方面的最新创新结合到一个一站式成像解决方案中，通过将专有图像传感器安装到带有固定镜头或多焦点镜头技术的面板上。但这些创新具体有哪些，它们又是如何发挥作用的？它们给基于视觉的系统带来了哪些好处？
图像传感器创新
Optimom 2M模组采用Topaz 2M，这是一款200万像素全局快门CMOS图像传感器，结合了多种创新，从像素结构到封装直到芯片设计本身。
在一个纯粹的产品性能是产品开发的唯一驱动力的世界里，视觉系统制造商会选择尽可能大的像素，以最大化设备的灵敏度和满井容量。然而，在现实世界中，价格、外形尺寸和功耗都是重要的考虑因素，所以视觉系统制造商必须通过寻找具有最佳光电性能的图像传感器，来平衡他们在尺寸和成本限制内最大限度地提高系统光学性能的愿望，同时还能够适应某种光学格式。
根据目标光学靶面的不同，可接受的最大像素尺寸可能成为一个技术挑战。此外，从一种光学格式转变到更小的光学格式（例如从1.1英寸到1英寸）往往意味着像素尺寸的大幅减少，如图2中所强调的那样。
图1｜Topaz 2M传感器与手指的尺寸对比图
Topaz 2M具有极小的全局快门像素，这使得它能够与紧凑且经济高效的1/3英寸镜头相匹配，同时仍然最大限度地提高灵敏度和信噪比。这种像素由TowerJazz利用其65nm技术开发，通过利用共享像素结构的概念，使其能够在2.5μm的小尺寸中执行全局快门操作。在Topaz 2M传感器中，采用了8T共享像素结构，对角线上的两个像素共享8个晶体管，因此结合了6T像素结构的先进功能，如像素内校正（又称CDS或相关双采样），和4T结构的高灵敏度，因为每个像素的表面只占4个晶体管。
图2｜最大像素尺寸，以适应特定光学格式的特定分辨率
深思熟虑的光学堆栈
在这个结构的基础上，凭借像素顶部的开拓性光学堆栈结构，Topaz 2M传感器和Optimom 2M模组具有更高的灵敏度。像素通过无间隙顶部透镜优化像素间距，以避免光损失和不必要的反射，但真正的创新在于这种“双光管”架构，该架构通过在传感器的光学堆栈中创建的微光纤（不同反射率的材料）将光直接引导到光电二极管上。
图3｜集成像素的光学结构剖面图。图3所示的图像显示了嵌入产品中的光学堆栈的横截面图。
芯片封装
除了优化像素尺寸和光学结构之外，图像传感器现在还受益于封装技术的进步，可降低传感器成本、重量和外形尺寸。近几年来，晶圆级封装技术在市场上蓬勃发展，尤其是在移动、汽车或可穿戴设备等消费应用领域。
虽然传统陶瓷(CLGA)封装已在业界使用多年，但最近在缩小像素尺寸方面的技术进步为晶圆级封装打开了大门，它甚至用于工业检测、物流或机器人的高端图像传感器。传统陶瓷(CLGA)封装需要将裸片单独封装到一个陶瓷结构中，背面有间隔的焊盘，用于连接到传感器板，而晶圆级封装是成批生产的。
