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图像传感器最新的发展趋势

图像传感器最新的发展趋势

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  图像传感器可说是电子产品的眼睛,可为各种应用提供机器视觉,虽说这已不是新鲜的产品,但其相关技术仍在持续演进当中,让图像传感器的分辨率越高、图像质量更好、功耗更低。

  图像传感器已经发展多年,最早期以CCD技术为主,应用在各式各样的摄像机,但随着便携设备越来越重视产品的使用时间,以及产品数字化风潮的带动,因此更为省电、易于集成的CMOS技术逐渐成为主流,广泛使用于各式各样的数码相机、摄像机与手机等电子产品。

  上述两种影像传感技术,在影像质量上并没有太大的优劣之分。不过,在同等条件下,CMOS感光组件所用的组件数相对更少,从而功耗较低,数据吞吐速度也比CCD更高。由于数码相机CMOS感光组件可以直接制作在主板电路上,因此它的信号传输距离较CCD短,电容、电感和寄生延迟降低。此外,CMOS的制造成本也比CCD传感器低,因此目前市场上几乎已经呈现CMOS技术独霸的现象。

  以往的CMOS传感器则会因为采用滚动式快门(rolling shutter),对高速移动的对象拍摄时,会产生不好的果冻效应(Jello Effect)。这是因为CMOS感光组件在记录光电信号时需要逐行扫描,形式是由左至右、从上至下逐点来记录影像,感觉有点像放下窗帘。因此在读取第一行信号跟最后一行信号之间,必存有时间差,当拍摄快速移动的场景时,会因为时间差的问题,令影像倾斜变形,这就是导致著名的果冻效应了。

  果冻效应要如何解决呢?便是不要逐点逐线去记录数据,但这会影响到CMOS在高速、高效、低功耗上的表现,不过随着近年处理器和内存的技术提升,两者兼备不再是做不到的事情,因此便有了全局快门(Global Shutter)的诞生。

  以下便以安森美半导体所推出的应用于Oculus Rift VR设备中的AR0134图像传感器为例,这是一款工业级1/3”百万像素全局快门传感器,可用于条码扫描、3D扫描、位置跟踪、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、生物识别及机器视觉等应用,其采用3.75m像素设计,分辨率可达1.2Mp (1280x960),可提供绝佳的微光性能,线 fps的高清视频输出,可支持视频/单幅模式,灵活的跳行模式,具有片上自动曝光、自动黑电平校准和统计引擎,支持并行和串行输出,这是第3代全局快门技术,可提供最高能效的全局快门像素,灵敏度可达6.1V/lux-sec,全分辨率时可达45 fps,支援720p 60 fps视频应用,并可搭配外部LED或闪光灯,此外,情境切换(Context Switching)功能则可支持不同成像需求的应用,利用单一来源来进行有效运行。

  安森美半导体专注于卓越地提升像素性能,为传感器卓越的图像质量和性能奠定了基础。AR0134传感器集成了安森美半导体的高性能全局快门技术,将高速图像捕获集成到1/3”光学格式的高清(HD)设备中。具有卓越的低光性能的3.75微米全局快门像素可以捕捉动作,而不会产生一般滚动快门像素通常会产生的果冻效应。

  在虚拟现实与增强现实应用的推波助澜之下,图像传感器市场的发展更形快速,随着技术的进步,让图像传感器无论在拍摄质量、功耗、效能上都有所增进,这将让机器之眼变得更为锐利,应用更为广泛,市场也将更为快速发展。

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