Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:
Lo primero que tengo que decir es que no es fin de semana, pero
que he hecho lo que suelo hacer cuando no hay que “currar” este día
O sea, levantarme antes que el resto de la familia, tomarme
un café, ponerme delante del ordenador, consultar mis favoritos, y, en menos de
una hora, escribir un mail relacionado con las cosas que a mí me gustan…… y
todo eso, antes de que mi familia despierte
En este caso, este escrito va de una de esas revoluciones
silenciosas que solo están al alcance de los líderes
SONY acaba de anunciar que va a cesar su producción de
cámaras basadas en dispositivos CCD y va a migrar a otras basadas en CMOS
Con esta decisión SONY actúa como los verdaderos líderes, o
sea apostando antes que los demás por que superarán los problemas de las
tecnologías por las que apuestan….. mientras los demás siguen poniendo peros
¡!!Ese es el camino de los líderes!!!!, apostar cuando nadie
lo tiene claro, porque, como suelo decir …….. !!!los lunes todo el mundo acierta las
quinielas!!!
Mi más sincera admiración por esta decisión de SONY, y por
el riesgo que asumen
El resto de este escrito resume lo que he encontrado,
relacionado con este tema, en este ratito, para mí único, del café mañanero
El siguiente artículo lo he sacado de la revista Vision
Systems Design
Sony
marks transition from CCD to CMOS with new camera release
October 16,
2017
By James Carroll
Senior Web Editor
Senior Web Editor
Sony Europe’s Image Sensing
Solutions has
announced a new series of SXGA camera modules which are positioned to enable
users to move from CCD to global shutter CMOS image sensor.
The first
camera available in the series is the XCG-CG160, which is available in color
and monochrome, and is based on the 1/3" IMX273 global shutter CMOS image
sensor—a sensor Sony notes as an ideal replacement for cameras using the
popular ICX445 CCD sensor.
Matt
Swinney, Senior Marketing Manager, Image Sensing Solutions, at Sony Imaging
Sensing Solutions commented on the new camera and the rise of CMOS technology.
"The
company strategy has lent itself to Sony being able to get back involved in the
digital area, and Pregius technology has allowed us to come to a place where we
can surpass CCD technology," he said. "Camera wise, the focus here is
providing a migration path from Sony CCD users into the new CMOS age. Our new
model is very much in the mold of giving customers an option to move from the
old ICX445 machine vision camera."
Part of the
desire to develop cameras based on the latest Pregius sensors is to offer a
complete camera, instead of just offering the sensor to competitors, noted
Swinney.
"Sony
knows how to make cameras, and not just sensors. Many competitors are
specifically in machine vision, Sony has the benefit of fulling understanding
how to maximize the benefit of the sensor. This release is also an extension of
our desire to take our customers to the next step. Sony does business with
customers for a very long time, and we are getting to the natural life cycle of
CCD technology."
"There
are other companies that offer alternatives," he continued," but we
now have an opportunity to continue the journey with many customers across the
world."
¿Por qué da SONY este paso?
Para ello, hay que recodar las bases de cada una de estas
dos tecnologías
Sensores de imagen – CMOS contra CCD
Por Raphaël Terris
24 mayo, 2016
La tecnología de fabricación de los sensores
de imagen es un aspecto fundamental para entender
su funcionamiento intrínseco. Aunque existen diferentes tecnologías,
las dos más empleadas son el CCD y el CMOS.
Cada una de ellas presenta sus ventajas e inconvenientes,
aunque uno de ellas está claramente ganando la batalla.
Arriba, la primera cámara en emplear un CCD (Kodak, 1975).
Abajo, la última cámara digital de Kodak, la EasyShare One © Associated Press
El principio para todas estas tecnologías sigue siendo,
sin embargo, el mismo: capturar la máxima cantidad de luz incidente al
sensor y transformarla en una señal eléctrica proporcional a esta cantidad que
pueda ser convertida luego en una señal digital (ver Sensores
de imagen – Introducción).
El CCD y la transferencia de cargas
El CCD (Charge-Coupled Devices)
fue inventado en los laboratorios de AT&T Bell en 1969,
por W. Boyle y G. E. Smith –40 años más tarde serían galardonados con el
premio Nobel de Física por la invención del concepto del CCD–. La primera
cámara fotográfica digital en usar un CCD fue creada por un ingeniero de Kodak en
1975, y empleaba un sensor de 100 x 100 píxeles –o sea, el equivalente a 0,01
Mpx–. El prototipo de Steven Sasson solo capturaba imágenes en blanco y negro,
y pesaba casi 4 Kg. Aunque Texas Instruments había diseñado tres años atrás la
primera cámara en no utilizar carrete, la de Sasson era la primera en
utilizar un sensor puramente digital.
En un sensor CCD, la carga proporcional a la intensidad de
luz es transmitida sucesivamente de un condensador a otro
En un sensor CCD, los condensadores de la
región fotosensible se encargan de acumular una carga eléctrica proporcional a
los fotones incidentes; una vez finalizada la exposición propiamente dicha,
la carga de los condensadores es transmitida a sus vecinos
mediante un circuito de control, y así sucesivamente hasta llegar al último
condensador que transmite esta carga a un amplificador que a su vez la
transforma en un voltaje proporcional. En un sensor digital, este voltaje será
convertido a una señal digital mediante el correspondiente conversor
A/D (ver Sensores
de imagen – Introducción). El funcionamiento de transferencia de
carga es, pues, similar al de un shift register (registro
de desplazamiento).
El CMOS y los transistores
El CMOS (Complementary
Metal-Oxid-Semiconductor) es una tecnología utilizada para la fabricación
de circuitos integrados, basada en transistores MOS o MOSFET
(Metal–Oxid–Semiconductor Field-Effect Transistor). El CMOS es una variante que
integra típicamente dos transistores para obtener un diseño simétrico para
generar todo tipo de funciones lógicas. El elemento básico es el fotodiodo,
formado por diferentes transistores, y que permite obtener directamente un
voltaje proporcional a los fotones incidentes. Este voltaje, al igual que
en los sensores digitales basados en CCD, será convertido a una
señal digital a partir de la cual se obtendrá la imagen correspondiente.
La principal diferencia con el diseño CCD
es que en el CMOS los píxeles son tratados de forma individual; no existe
transferencia de la carga eléctrica entre condensadores, como en el CCD.
La principal diferencia con el diseño CCD es que en el
CMOS los píxeles son tratados de forma individual; no existe transferencia de
la carga eléctrica, como en el CCD. En cambio, en este último la
lectura es simultánea en toda la matriz de píxeles durante la exposición.
Diseño de un sensor activo basado en 3 transistores
El diseño de sensores con esta tecnología CMOS permite
además combinar el propio sensor de imagen con las funciones
de procesado de imagen en el mismo circuito integrado. En el diseño
basado en la tecnología CCD, el sensor de imagen es un elemento totalmente
diferenciado, y por tanto no puede ser integrado como el CMOS. Sin embargo,
gracias a ello, los sensores CCD tienen menos ruido que
los CMOS.
¿CMOS o CCD?
Pese a que la creación del CMOS es anterior al del CCD
–fue patentado en 1963–, su alta variabilidad en sus resultados hizo
que los sensores de imagen se decantaran al principio por esta última
tecnología, más estable y predecible. No fue hasta finales de los 80 y
principios de los 90 que el proceso de fabricación de
sensores CMOS empezó a estabilizarse y su uso comercial a expandirse.
Y es que la tecnología CMOS presentaba
grandes ventajas sobre el papel. Una latencia mucho menor que
en los CCD –no había transferencia de carga–, un menor consumo de potencia y un
proceso de fabricación más sencillo, lo que resultaba en un menor coste
de producción.
Sensor de imagen basado en la tecnología CMOS
Sin embargo, no todo son ventajas para el CMOS. Un
problema común a este tipo de sensores es que son sensibles al conocido efecto
de “rolling shutter” 1, que
depende de la velocidad de refresco del circuito. En cambio,
en un CCD, la lectura es simultánea en toda la matriz de condensadores durante
la exposición, por lo que no existe el mismo problema. Además, en un CMOS no
toda la superficie del sensor es fotosensible, lo que reduce su eficiencia.
Los sensores CMOS tienen un menor coste de producción y
un consumo más reducido que los CCD, pero estos últimos tienen menos ruido
y una mayor eficiencia lumínica.
Hoy en día, sin embargo, el CMOS parece haber ganado
claramente la batalla al CCD, al menos en lo que a cámaras de
consumo de refiere. La mayor integración del CMOS junto con su menor
coste son, sin duda, unos factores determinantes. Sin embargo, la
tecnología CCD aún tiene gran presencia allí donde la tecnología CMOS presenta
sus mayores inconvenientes, como los sensores de grandes dimensiones. De hecho,
dependiendo de la aplicación, una u otra tecnología puede hacer
prevalecer sus ventajas respecto a la otra.
Hoy en día es difícil determinar claramente
cuál de las dos tecnologías ofrecer las mejores prestaciones en cuanto a
calidad de imagen se refiere.
Por otro lado, pese a que generalmente el CCD ha
sido el proceso escogido para las aplicaciones donde la calidad de
imagen era el factor principal –gracias a su proceso de lectura
simultánea separada–, el CMOS y sus recientes variantes –como el BSI-CMOS–
han recortado esta distancia, y hoy en día es difícil determinar
claramente cuál de las dos tecnologías ofrecer las mejores prestaciones en
cuanto a calidad de imagen se refiere.
1 En función del tamaño del sensor, es
posible hoy en día implementar un “global shutter” añadiendo transistores
extras al diseño del sensor CMOS y evitar así este efecto.
El efecto Rolling Shutter explicado visualmente:
Hace bastante ya hablamos acerca
del efecto rolling shutter o efecto gelatina. Se trata de
efecto que se produce al utilizar sensores CMOS y objetos en movimiento rápido.
Debido a la forma en que el sensor “lee” la luz, se producen patrones
de dibujos extraños y esto resalta mas en dispositivos con cámaras no muy
especializadas, sea una compacta de gama baja o un teléfono móvil como el
iPhone.
La muestra clásica de este efecto es el vídeo de a
continuación, donde las palas de la turbina parecen ir a baja velocidad y a
la vez producirse y desintegrarse a medida que van moviéndose:
Mi humilde resumen:
La apuesta de SONY por el CMOS es porque, en comparación con
la tecnología CCD, la integración es mayor, el proceso de fabricación es mucho
más sencillo, el consumo de potencia es bastante menor, su coste es más bajo y
los inconvenientes que tenía hasta ahora ( el más importante es el efecto
“Rolling Shutter” ) están casi vencidos
Que disfrutes cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros
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