Dviejų vaizdo jutiklių tipų - CCD, t.y. surištojo krūvio prietaisų (Charge Coupled Devices) bei CMOS, t.y. papildytojo metalo, oksido ir puslaidininkio darinių (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - priešprieša kovoje dėl pasaulinės rinkos vis stiprėja. O ji šiemet buvo įvertinta 1,1 mlrd. JAV dol.

   Vaizdo jutiklių rinkai, kaip ir bet kuriai kitai, galioja tie patys laisvosios ekonomikos dėsniai, tad ji neapsaugota nuo nuosmukio. Tačiau palyginti su kitomis technikos sritimis, vaizdo jutikliams kol kas sekasi geriau. Šią vaizdo jutiklių rinkos ypatybę lemia du veiksniai. Viena vertus, dabar jaučiamas kompiuterių ir kitų plataus vartojimo prekių paklausos nuosmukis. Bet, antra vertus, vaizdo jutikliai, kurie vainikuoja portatyvinę elektroninę įrangą (mobiliuosius telefonus ar asmeninius skaitmeninius asistentus), yra tarsi viso prietaiso kokybės matas. Nepaisant gana staigaus elektronikos prekių kainos mažėjimo, vis didėjanti šių prietaisų įvairovė - naujausi portatyviniai kompiuteriai, skaitmeninės bei kompiuterinės kameros (webcam) - vaizdo jutiklių rinkai garantuoja palyginti "ramų gyvenimą". Be to, šios rinkos poreikiai tikrai dar nėra patenkinti turi didelių galimybių plėstis. Kada nors turėtume sulaukti ir trečiosios kartos mobiliųjų telefonų su įdiegta bendravimo vaizdo telefonu galimybe.

Subalansuota rinka

   Anksčiau rinkoje dominavo CCD jutikliai, bet šiuo metu stebima jų ir CMOS prietaisų lygsvara. Kai kuriose srityje pastarojo tipo prietaisai yra nepakeičiami, kitose - jie kokybe dar neprilygsta CCD prietaisams. Tokia padėtis - didelis akstinas gamintojams nuolat gerinti savo gaminių kokybę. Pavyzdžiui, aukščiausios kokybės profesionalios skaitmeninės kameros turi būti dėkingos, be abejo, CCD vaizdo jutikliams, tuo tarpu CMOS jutikliai dominuoja kitame skalės "kokybė - kaina" gale ir šioje skalėje iš lėto kyla aukštyn. Pagrindinis CMOS prietaisų privalumas - jų gamybos technologiškumas.

   Panašu, kad ir ateityje šie prietaisai vienas kitą papildys. Vienu atveju nusvers CMOS privalumai, kitais - CCD. Vartotojui tokia technologijų konkurencija išeina tik į naudą: mažėja kainos, tuo tarpu kokybė gerėja. Ateityje vaizdo jutiklių rinka turėtų plėstis, o apyvarta - didėti. Šios verslo srities ekonominis augimas yra priežastis, dėl kurios ji masina tiek daug verslo subjektų. Tačiau ilgainiui šioje srityje turėtų įvykti materialinių ir intelektualinių išteklių susivienijimas: visa vaizdo jutiklių pramonė kartu su šios srities specialistais bus sutelkta saujelėje kompanijų.

   Norint patenkinti vaizdo jutiklių, ypač naudojamų nešiojamuosiuose optoelektronikos prietaisuose, kokybės reikalavimus, reikia garantuoti: didelę vaizdo skiriamąją gebą, didelę akumuliatoriaus (sausojo cheminio elemento) talpą, kuo mažesnę trukmę tarp dviejų fotografavimų, gerus fotoatsako parametrus, kuo mažesnį jutiklio vaizdo elementą, kuo mažesnę jutiklių tamsos srovę, valdymo grandinių įlietų lustų technologijos ir pažangios vaizdo elementų technologijos taikymą.

   Konkretūs gamintojų uždaviniai - gerinti optines sistemos savybes, tobulinti signalo apdorojimą, taikant skaitmeninę technologiją. Naujausių kamerų elektroninė dalis sutelkta viename luste, jos yra kompaktiškos ir ekonomiškos.

Ir CMOS, ir CCD

   Apskritai CMOS jutikliai yra ekonomiškesni už CCD ir todėl labiau tinkami naudoti mažos šaltinio talpos portatyviniuose prietaisuose. Didesnis ir šių darinių integracijos laipsnis, taigi viename prietaiso luste galima sutalpinti CMOS vaizdo jutiklį kartu su trukmės (dažnio), programinio valdymo, analoginio signalo apdorojimo ir analoginio signalo keitimo į skaitmeninį grandynais. Visi čia išvardyti pagalbiniai integriniai grandynai dažniausiai gaminami iš CMOS technologijos darinių, tad jų jungtinis lustas yra mažesnių matmenų, ekonomiškesnis ir pigesnis. CMOS vaizdo jutikliams nereikia tiek daug įtampos išvadų, kaip CCD.

   Mažesni (ir ekonomiškesni) jutikliai parankesni kompiuterinių vaizdo kamerų bei mobiliųjų telefonų rinkai. Didesni jutikliai - skaitmeninėms kino kameroms ir vaizdo kameroms su vaizdo magnetofonu (camcorder).

   Kita vertus, CCD vaizdo jutiklių populiarumą rodo toks iškalbingas faktas: pernai vien Sony CCD įrenginių produkcijos buvo parduota daugiau negu 100 mln. vienetų. Japonų gamintojai tradiciškai dominuoja vaizdo atkūrimo rinkoje.

   Be mažų matmenų ir mažos naudojamosios galios CMOS vaizdo jutikliai turi dar vieną privalumą. Jų gamybai taikomi tie patys gerai pažįstami technologiniai procesai, kaip ir mikroprocesoriams bei atminties lustams, tad jų savikaina gerokai mažesnė už CCD jutiklių.

   O kokiais privalumais pasižymi CCD jutikliai? Pirmiausia, jų didesnė skiriamoji geba. CMOS prietaisų ekranai sudaryti iš 1,3 mln. elementų, tuo tarpu CCD - nuo 3 iki 16 mln. Antra, jų gerokai mažesnė tamsinė srovė ir triukšmų lygis, daug geresnis dinaminis diapazonas.

   CCD jutikliai vartotini ten, kur svarbiausia yra vaizdo kokybė, o tokios pritaikymo sritys yra vaizdo kameros su vaizdo magnetofonais, žvalgymo palydovų optoelektroniniai įrenginiai, medicinos diagnostikos bei mokslinio tyrimo įranga. Taigi CCD jutikliai labiau sietini su aukštos kokybės, specifinės paskirties ir todėl ne plačiam vartojimui skirtais gaminiais, tuo tarpu CMOS jutikliai - atvirkščiai, naudojami masinėje gamyboje, kuriai nekeliami tokie aukšti vaizdo kokybės reikalavimai. Specialistų nuomonė vieninga - dar reikėtų daug lėšų ir pastangų, kol CMOS vaizdo jutikliai nurungs CCD.

   Svarbiausia, kad CCD jutiklių gerokai mažesnės tamsinės srovės ir triukšmai, didesnis jautris ir dinaminis diapazonas. Dėl pastarųjų savybių CCD jutikliai kol kas yra nepakeičiami medicinos diagnostikos ir mokslinio tyrimo srityse.

   Nepaisant šių CCD techninių pranašumų, CMOS jutiklius gamina ir tobulina didesnis būrys įmonių. O stambesnės CCD jutiklių gamintojos nuolat susiduria su būtinybe įvertinti, kaip besivystanti CMOS technologija paveiks visą jutiklių rinką. Pastaroji kasmet išsiplečia 10-14 proc., bet CMOS jutiklių dalis didėja daug greičiau už CCD.

   JAV kompanija Micron Technology yra viena iš didžiausių CMOS jutiklių gamintojų. Neseniai ji pradėjo gaminti 1,3 mln. vaizdo elementų, mažos naudojamosios galios vaizdo jutiklius, kurie tenkins aukštus vaizdo bei kompiuterinių kamerų kokybės reikalavimus. Kompanija, derindama flash RAM atmintinių CMOS procesą ir jutiklių ypatumus, pasiekė vadinamojo CCD lygio vaizdo kokybę.

   "Mūsiškis jutiklio gamybos įdirbio ir CMOS proceso technologijos derinys pasirodė esąs itin veiksmingas. Įmonė sukūrė milijono elementų CMOS vaizdo jutiklį, kuris yra ir žemos savikainos, ir prilygsta CCD jutiklių kokybei, - giriasi Micron Technology rinkodaros direktorius Shawn`as Maloney`s. - Pasinaudoję kompanijos mažos nuotėkio srovės DRAM proceso technologija, technologai jutiklio tamsinę srovę sumažino iki 20 elektronų per sekundę. Dabar jutiklio tamsinį triukšmą sukelia vidutiniškai 10 elektronų, todėl tokiais jutikliais galima fiksuoti labai žemo skaisčio vaizdus. Šie parametrai prilygsta CCD jutiklių parametrams ir pralenkia kitus CMOS jutiklius".

   Tokie gaminiai ne tik tenkina dabartinius tikrųjų gamintojų (OEM - Original Equipment Manufacturer) poreikius, bet ir skatina kurti naujus gaminius, pvz., biometrinius ar medicinos matuoklius, objektų apsaugai skirtas pigias telekameras, žaislus, vaisiaus sekimo, technologinių procesų automatizavimo bei valdymo prietaisus.

   Vieną pažangiausių jutiklių gamybos technologijų sukūrė Santa Klaros (Kalifornijos valstija) kompanija Foveon X3, (žr. Trijų pagrindinių spalvų jutikliai perteikia kontrastingesnį vaizdą // Ryšių technikos naujienos, 2002, Nr. 3). Taikant šią technologiją, kiekvienas jutiklio vaizdo elementas formuojamas iš trijų fotodetektorių, kurių kiekvienas jautrus tik savai šviesos spalvai (raudonai, žaliai ir mėlynai).

Realizuojant technologinį potencialą

   "Dabartiniai vaizdo jutikliai neleidžia skaitmeninėms vaizdo kameroms realizuoti viso jų potencialo. Mes tikime, kad Foveon X3 sukurta technologija bus tas pamatas, kuriuo remsis ateities kartų visų klasių skaitmeninės kameros", - tvirtina Foveon`o CEO atstovas Jimas Lau.

   Šiais laikais elektronikos gaminiams vis dažniau taikoma skaitmeninė technologija ir vis dažniau jų vartotojai (turintys kompiuterines kameras, asmeninius skaitmeninius asistentus, portatyvinius vaizdo telefonus) naudojasi ryšio tinklais. Taigi, gerėja ne tik jų techniniai parametrai, bet ir naudojimosi galimybės. Tačiau įspūdingiausia pažanga stebima mobiliųjų telefonų pasaulyje.

   Pernai (2002 m.) korporacija LG Electronics tapo pirmąja kompanija, pristačiusia savo mobilųjį telefoną su vaizdo kamera, skirtą CDMA standarto (Code Division Multiple Access - kolektyvioji kodinio atskyrimo kreiptis) ryšio tarnybai Korėjoje. Prietaisai pasirodė su 110 tūkst. vaizdo elementų aukštos kokybės CMOS kamera. Šia įranga aukštos kokybės fotonuotraukas vartotojas gali laisvai siuntinėti elektroniniu paštu. 2003 m. balandžio mėnesį LG kompanija Italijos rinkai (beje, didžiausiai Europoje) pristatė rotacinę kamerą, veikiančią kartu su GPRS ryšio standarto (General Packet Radio Service - paketinio radijo ryšio tarnyba) mobiliuoju telefonu. Šios kompanijos G8000 modelyje įdiegta vaizdo kameros ir vaizdo magnetofono funkcija video klipams stebėti 110 tūkst. elementų ekrane. Kita mobiliųjų telefonų gamintoja Korėjos kompanija Samsung pristatė savo SGH-P400 modelį, kuriuo vartotojas gali šnekėtis, siųsti ar priimti vaizdus bei kitus duomenis. Jo patogumui numatytas besisukantis vaizdo ieškiklis, modelyje įmontuota CCD kamera, galinti apie savo ašį suktis 180°C kampu. Spragtuku atkeliamas dangtis, kuris filmavimo metu antrina kaip besisukantis vaizdo ieškiklis.

   Ir kitos didžiosios mobiliųjų telefonų gamintojos yra sukūrusios savus modelius, papildytus vaizdo kamera. Reikia pasakyti, kad beveik visais atvejais buvo teikiama pirmenybė CMOS, o ne CCD vaizdo jutikliams. Šios srities lyderės Nokia mobiliojo telefono modelis 3650 (1 pav.) pasirodė su integruotu 640x480 skiriamosios gebos CMOS vaizdo jutikliu ir 640x480 elementų kamera.

Komercinės galimybės

   Be abejo, vaizdo jutiklių komercinio panaudojimo galimybės neapsiriboja vien ryšiu. Ir CCD, ir CMOS prietaisai turi labai dėkingą - automobilių pramonės - pritaikymo dirvą. Per kelerius ateinančius metus vaizdo jutiklius numatoma panaudoti automobilių šoninėse ir užpakalinėse kamerose, kurios padidins eismo bei automobilių saugumą. Visgi, turint omeny, kad šios verslo šakos gaminių "inkubacinis periodas" yra gana ilgas, per artimiausius porą metų ši rinkos niša dar nesusikurs.

   Taigi, kol kas CCD vaizdo jutiklių pozicijos yra gana tvirtos ten, kur didelė skiriamoji geba yra esminis kokybės veiksnys, pvz., profesionaliųjų skaitmeninių kino kamerų. Vis dėlto manoma, kad per artimiausius penkerius metus CMOS vaizdo jutikliai taip ištobulės, kad po truputį iš rinkos ims stumti CCD jutiklius.

   Vaizdo jutiklių skiriamoji geba rinkoje tampa dominuojančiu veiksniu. Norint joje užimti savo nišą su mažesnės skiriamosios gebos jutikliais, reikia pateikti pigesnius, mažesnės naudojamosios galios, didesnio lustų integracijos laipsnio bei kitų privalumų turinčius jutiklius. Ir visos šios charakteristikos turėtų žengti koja kojon su nuolat tobulėjančiais mobiliaisiais telefonais, kita portatyvine įranga bei kompiuterine vaizdo telefonija.

   CMOS jutikliai, lyginant su CCD, turi neginčijamų privalumų - mažesnius matmenis, mažesnę kainą ir mažesnę naudojamąją galią. Tačiau gamintojai ir technologai dar turės intensyviai dirbti, kol sumažins CMOS jutiklių triukšmo lygį ir pagerins vaizdo kokybę. Kad ir kas mūsų lauktų ateityje, vaizdo jutiklių sritis yra viena įdomiausių visoje optoelektronikos pramonėje.