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圖像傳感器的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀
來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/8/5

  隨著安防監(jiān)控市場(chǎng)的飛速發(fā)展,對(duì)CMOS圖像傳感器(CIS)需求也越來(lái)越大。CIS芯片集光電、模擬電路和數(shù)字電路于一體,其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試、封裝以及最終應(yīng)用與傳統(tǒng)IC相比,技術(shù)門檻相對(duì)較高。本文簡(jiǎn)要介紹圖像傳感器的技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用情況。

  圖像傳感器的視訊比現(xiàn)在是給定的,使用高清(HD)分辨率1080p,攝像機(jī)設(shè)計(jì)正朝使用更小的光學(xué)格式發(fā)展,導(dǎo)致需要更小的像素結(jié)構(gòu),以降低整體系統(tǒng)成本,同時(shí)不影響圖像性能或光靈敏度。

  CCD圖像傳感器由于靈敏度高、噪聲低,逐步成為圖像傳感器的主流。但由于工藝上的原因,敏感元件和信號(hào)處理電路不能集成在同一芯片上,造成由CCD圖像 傳感器組裝的攝像機(jī)體積大、功耗大。CMOS圖像傳感器以其體積小、功耗低在圖像傳感器市場(chǎng)上獨(dú)樹一幟。但最初市場(chǎng)上的CMOS圖像傳感器,一直沒有擺脫 光照靈敏度低和圖像分辨率低的缺點(diǎn),圖像質(zhì)量還無(wú)法與CCD圖像傳感器相比。

  如果把CMOS圖像傳感器的光照靈敏度再提高5倍~10 倍,把噪聲進(jìn)一步降低,CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量就可以達(dá)到或略微超過CCD圖像傳感器的水平,同時(shí)能保持體積小、重量輕、功耗低、集成度高、價(jià)位低 等優(yōu)點(diǎn),如此,CMOS圖像傳感器就會(huì)取代CCD圖像傳感器,并且發(fā)展出更好的功效。

  由于CMOS圖像傳感器的應(yīng)用,新一代圖像系統(tǒng)的開發(fā)研制得到了 極大的發(fā)展,并且隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的形成,其生產(chǎn)成本也得到降低,F(xiàn)在,CMOS圖像傳感器的畫面質(zhì)量也能與CCD圖像傳感器相媲美,這主要?dú)w功于圖像傳感器 芯片設(shè)計(jì)的改進(jìn),以及亞微米和深亞微米級(jí)設(shè)計(jì)增加了像素內(nèi)部的新功能。實(shí)際上,更確切地說(shuō),CMOS圖像傳感器應(yīng)當(dāng)是一個(gè)圖像系統(tǒng)。一 個(gè)典型的CMOS圖像傳感器通常包含:一個(gè)圖像傳感器核心(是將離散信號(hào)電平多路傳輸?shù)揭粋(gè)單一的輸出,這與CCD圖像傳感器很相似),所有的時(shí)序邏輯、 單一時(shí)鐘及芯片內(nèi)的可編程功能,比如增益調(diào)節(jié)、積分時(shí)間、窗口和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。事實(shí)上,當(dāng)一位設(shè)計(jì)者購(gòu)買了CMOS圖像傳感器后,他得到的是一個(gè)包括圖像陣 列邏輯寄存器、存儲(chǔ)器、定時(shí)脈沖發(fā)生器和轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的全部系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的CCD 圖像系統(tǒng)相比,把整個(gè)圖像系統(tǒng)集成在一塊芯片上不僅降低了功耗,而且具有重量較輕,占用空間減少以及總體價(jià)格更低的優(yōu)點(diǎn)。

  CMOS圖像傳感器

  近年來(lái),隨著CMOS工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),CMOS傳感器的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,包括數(shù)碼相機(jī)、電腦攝像頭、視頻電話、手機(jī)、視頻會(huì)議、智能型安保系 統(tǒng)、汽車倒車視像雷達(dá)、玩具,以及工業(yè)、醫(yī)療等應(yīng)有盡有。實(shí)際上,CMOS圖像傳感器最初應(yīng)用于工業(yè)圖像處理;在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟(jì) 性的全新自動(dòng)化解決方案中,它至今仍然是至關(guān)重要的圖像解決方案。

  應(yīng)用要求的不斷提升,CMOS傳感器的成像質(zhì)量也在不斷提高,安森美半導(dǎo)體利用其在這一領(lǐng)域的專利技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn),以創(chuàng)新的設(shè)計(jì),采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝技術(shù)開發(fā)出了高性能CMOS有源像素傳感器等多種產(chǎn)品。

  對(duì)于尋求升級(jí)現(xiàn)有720p因特網(wǎng)協(xié)議(IP)攝像機(jī)設(shè)計(jì)的安防攝像機(jī)制造商而言,AR0230CS以集成高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)支持的1/2.7英寸210萬(wàn)像素CMOS傳感器,提供高品質(zhì)1080p(1920x1088分辨率)視頻。這圖像傳感器能夠以每秒60幀 (fps)的速率捕獲高清(HD)1080p視頻數(shù)據(jù)。它包含集成的HDR視頻支持,帶優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、高級(jí)局部色調(diào)映射(ALTM)及數(shù)字側(cè)向溢流(digital lateral overflow, DLO),以將運(yùn)動(dòng)偽像減至最少,及優(yōu)化HDR色彩再現(xiàn)。這完整的HDR功能確保新的HDR1080p相機(jī)設(shè)計(jì)加快上市進(jìn)程。此外,AR0230CS提供交錯(cuò)式T1/T2輸出,用于使用第三方網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商(ISP) HDR支援的客戶。

  結(jié)束語(yǔ)

  圖像傳感器在安防領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)在很多方面來(lái)看,整體市場(chǎng)正邁向更低成本的方案,同時(shí)不能犧牲圖像性能。而高清(HD)分辨率的使用(當(dāng)前是1080p,未來(lái)可能更高),視訊比現(xiàn)在是給定的,需要不斷降低整體系統(tǒng)成本推動(dòng)著攝像機(jī)設(shè)計(jì)邁向使用更小的光學(xué)格式,這導(dǎo)致需要更小的像素結(jié)構(gòu),以成本有效的方式來(lái)達(dá)到這些分辨率,而不影響圖像性能或光靈敏度。這一整體趨勢(shì)也適用于圖像壓縮協(xié)處理器的發(fā)展,因而也需要開發(fā)和使用較小的設(shè)計(jì)和制造節(jié)點(diǎn)。

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