1、物聯網知識眾所周知,現在CPU供電電壓有越來越低的趨勢,然而外圍功能模塊的供電電壓跟不上CPU供電電壓下降的速度,因此近些年來,電子產品中出現電平不匹配的情況越來越多,常見的解決方法有以下幾種:1.晶體管+上拉電阻法就是一個雙極型三極管或MOSFET,C/D極接一個上拉電阻到正電源,輸入電平很靈活,輸出電平大致就是正電源電平。2.OC/OD器件+上拉電阻法和第一種非常類似,適用于器件輸出剛好為OC/OD的場合。最簡單的降低電平的方法,假設幅值5V電平,經1.6k+3.3k兩個電阻對地分壓,就是3.3V。把所有功能都集成在一顆芯片內,并在芯片內部做邊沿處理,體積小,速度快。下面就著重講一下電平轉

2、換芯片。所謂電平轉換芯片就是能連接兩個不同供電電壓的IC或是模塊,解決這些IC或是模塊的系統供電問題,使這些IC或模塊能正常通信。一般評價一種電平轉換芯片的性能可以從以下幾個方面出發:1.解決電平匹配的能力,不簡單于電平的轉換,還有噪聲容限等抗干擾問題。2.轉換速度,主芯片速率不斷提升,要保證傳輸信號的完整性。3.電源時序的控制。4.驅動能力。圖1:電平轉換芯片應用示意圖上圖中的電平轉換芯片是雙電源邏輯器件,常見的雙電源電平轉換芯片包括單方向轉換、帶方向控制的雙向轉換(獨立的方向控制引腳、自動感應雙向轉換,其中自動感應雙向轉換還包括推挽式和漏極開路式(I2C等應用兩種輸出形式。圖2:雙向自動感

3、應推挽輸出結構圖當今的CMOS圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理,而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初,CMOS圖像傳感器被應用于工業圖像處理;在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中,它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究IMS Research的預測,在未來的幾年中,歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%,其中,在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國,據其全國工具機供應商協會VDMA提供的數據,2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研In

4、-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級市場而言,其年成長率將高達30%以上,而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是:CMOS傳感器的成長速度將達到CCD傳感器的七倍,照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然,人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實,即:與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比,它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外,CMOS圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外,

5、還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”標準在起作用,包括:應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過,這種區別稍帶幾分任意性,因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣,拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情,照相手機同樣如此。但是,對于工業或汽車應用來說,情況就大不一樣了:有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如,在監控攝像機中,只要能夠發現一幅場景中出現的變化(因為這種變化可能預示著某種可疑情況,那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作

6、將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言,只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度,這意味著處理時間和成本的增加。然而,CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM 相似,所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率,但是幀速率較高;而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。CMOS傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新CMOS傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個

7、像素面積之比與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量的乘積。CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中,為了實現堪與CCD轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平,人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS,并且導致填充因子降低,原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用,留給光電二極管的可用空間較小。所以,當今CMOS傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory通過其獲得專利授權的一項技術,可以大幅度地提高填充因子,這種技術可以把一顆標準CMOS硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage

8、另外,對于一個典型的工業用圖象傳感器而言,由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的,因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標:轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成,它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分:轉換特征曲線在這里最為陡峭,以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光,并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000將使高達90dB的光動態范圍與一個10位A/D轉換范圍相匹配。具有VGA分辨率的

9、IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎上更進一步;它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成,可提供高達120dB的自適應動態范圍。面向汽車應用的ACM 100相機模塊就采用了這些傳感器,這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外,對于獨立于電網的便攜式應用而言,以低功耗特性而著稱的CMOS技術還具有一個明顯的優勢:CMOS圖像傳感器是針對5V和3.3V電源電壓而設計的。而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓,因此不得不采用一個電壓轉換器,從而導致功耗增加。在總功耗

10、方面,把控制和系統功能集成到CMOS傳感器中將帶來另一個好處:它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用,這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過PCB或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代CMOS圖像傳感器中,一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區NIR(至約1,100nm的波長。配備了IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR之中的光源,而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象,因此,新開發的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700900n

11、m的NIR 靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中,另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中, 70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率(640×480像素;但隨后的2006年,幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額,而到2008年,其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此,賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器,該產品采用了Autobrite 技術,可進行12位模擬/數字轉換,并提供了72dB的寬廣動態范圍,而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒,因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中

12、,這種發展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于Kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器,另外,660萬像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準A4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成由于蜂窩電話、數碼相機、MP3播放機和PDA等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消費型電子產品,導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響:利用包含一個數碼相機、PDA用戶接口和WLAN聯網能力的便攜式檢驗工具,光測試和監視的應用范圍

13、將得到有效的拓展。作為一種平臺技術,CMOS符合這一發展潮流:CCD圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能,而CMOS標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統是可行的,這主要取決于諸如市場容

14、量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的CMOS圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理,而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初,CMOS圖像傳感器被應用于工業圖像處理;在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中,它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究IMS Research的預測,在未來的幾年中,歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%,其中,在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國,據其全國工具機供應商協會VDMA提供的數據,2004年的圖像處理市場增長率達到了1

15、4%。市場調研In-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級市場而言,其年成長率將高達30%以上,而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是:CMOS傳感器的成長速度將達到CCD傳感器的七倍,照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然,人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實,即:與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比,它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外,CMOS圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現

16、的新穎應用。另外,還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”標準在起作用,包括:應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過,這種區別稍帶幾分任意性,因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣,拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情,照相手機同樣如此。但是,對于工業或汽車應用來說,情況就大不一樣了:有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如,在監控攝像機中,只要能夠發現一幅場景中出現的變化(因為這種變化可能預示著某種可疑情況,那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信

17、息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言,只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度,這意味著處理時間和成本的增加。然而,CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM 相似,所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率,但是幀速率較高;而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。CMOS傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新CMOS傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因

18、子(感光面積與整個像素面積之比與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量的乘積。CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中,為了實現堪與CCD轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平,人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS,并且導致填充因子降低,原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用,留給光電二極管的可用空間較小。所以,當今CMOS傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory通過其獲得專利授權的一項技術,可以大幅度地提高填充因子,這種技術可以把一顆標準CMOS硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域

19、。nextpage編輯swvfswk服務的主配置文件httpd.conf,查找配置項“ServerName”,在附近添加一行內容“蘇州網思通信ServerName W”,用于設置網站名稱。另外,對于一個典型的工業用圖象傳感器而言,由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的,因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標:轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成,它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分:轉換特征曲線在這里最為陡峭,以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的

20、明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光,并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000將使高達90dB的光動態范圍與一個10位A/D轉換范圍相匹配。具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎上更進一步;它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成,可提供高達120dB的自適應動態范圍。面向汽車應用的ACM 100相機模塊就采用了這些傳感器,這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外,對于獨立于電網的便攜式應用而言,以低功耗特性而著稱

21、的CMOS技術還具有一個明顯的優勢:CMOS圖像傳感器是針對5V和3.3V電源電壓而設計的。而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓,因此不得不采用一個電壓轉換器,從而導致功耗增加。在總功耗方面,把控制和系統功能集成到CMOS傳感器中將帶來另一個好處:它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用,這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過PCB或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代CMOS圖像傳感器中,一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區NIR(至約1,100nm的波長。配備了IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善

22、霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR之中的光源,而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象,因此,新開發的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700900nm的NIR 靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中,另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中, 70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率(640×480像素;但隨后的2006年,幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額,而到2008年,其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此,賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器,該產品采用了Autobrite 技術,可進行12位

23、模擬/數字轉換,并提供了72dB的寬廣動態范圍,而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒,因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中,這種發展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于Kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器,另外,660萬像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準A4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成由于蜂窩電話、數碼相機、MP3播放機和PDA等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消費型電子產品,導致人們越來越希望至少

24、具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響:利用包含一個數碼相機、PDA用戶接口和WLAN聯網能力的便攜式檢驗工具,光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術,CMOS符合這一發展潮流:CCD圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能,而CMOS標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、

25、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統是可行的,這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的CMOS圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理,而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初,CMOS圖像傳感器被應用于工業圖像處理;在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中,它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究IMS Research的預測,在未來的幾年中,歐洲工業圖

26、像處理市場的年成長率將達到6%,其中,在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國,據其全國工具機供應商協會VDMA提供的數據,2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研In-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級市場而言,其年成長率將高達30%以上,而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是:CMOS傳感器的成長速度將達到CCD傳感器的七倍,照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然,人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實,即:與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比,它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不

27、斷提升的品質要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外,CMOS圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外,還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”標準在起作用,包括:應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過,這種區別稍帶幾分任意性,因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣,拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情,照相手機同樣如此。但是,對于工業或汽車應用來說,情況就大不一樣了:有些場合并不需要很高的全

28、幀數據速率。比如,在監控攝像機中,只要能夠發現一幅場景中出現的變化(因為這種變化可能預示著某種可疑情況,那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言,只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度,這意味著處理時間和成本的增加。然而,CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM 相似,所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率,但是幀速率較高;而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣

29、的區域。CMOS傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新CMOS傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個像素面積之比與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量的乘積。CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中,為了實現堪與CCD轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平,人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS,并且導致填充因子降低,原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用,留給光電二極管的可用空間較小。所以,當今CMOS傳感器的一個

30、重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory通過其獲得專利授權的一項技術,可以大幅度地提高填充因子,這種技術可以把一顆標準CMOS硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage另外,對于一個典型的工業用圖象傳感器而言,由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的,因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標:轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成,它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分:轉換特征曲線在這里最為陡峭,以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分

31、的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光,并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000將使高達90dB的光動態范圍與一個10位A/D轉換范圍相匹配。具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎上更進一步;它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成,可提供高達120dB的自適應動態范圍。面向汽車應用的ACM 100相機模塊就采用了這些傳感器,這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外,對于獨立于電網的便攜式應用而言,

32、以低功耗特性而著稱的CMOS技術還具有一個明顯的優勢:CMOS圖像傳感器是針對5V和3.3V電源電壓而設計的。而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓,因此不得不采用一個電壓轉換器,從而導致功耗增加。在總功耗方面,把控制和系統功能集成到CMOS傳感器中將帶來另一個好處:它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用,這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過PCB或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代CMOS圖像傳感器中,一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區NIR(至約1,100nm的波長。配備了IM-001 CMOS圖像傳感

33、器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR之中的光源,而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象,因此,新開發的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700900nm的NIR 靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中,另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中, 70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率(640×480像素;但隨后的2006年,幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額,而到2008年,其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此,賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器,該產品采用了Autobrite

34、技術,可進行12位模擬/數字轉換,并提供了72dB的寬廣動態范圍,而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒,因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中,這種發展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于Kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器,另外,660萬像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準A4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成由于蜂窩電話、數碼相機、MP3播放機和PDA等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消費型電子產品,導致

35、人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響:利用包含一個數碼相機、PDA用戶接口和WLAN聯網能力的便攜式檢驗工具,光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術,CMOS符合這一發展潮流:CCD圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能,而CMOS標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差

36、插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統是可行的,這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的CMOS圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理,而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初,CMOS圖像傳感器被應用于工業圖像處理;在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中,它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究IMS Research的預測,在未來的

37、幾年中,歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%,其中,在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國,據其全國工具機供應商協會VDMA提供的數據,2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研In-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級市場而言,其年成長率將高達30%以上,而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是:CMOS傳感器的成長速度將達到CCD傳感器的七倍,照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然,人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實,即:與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比,它能夠更好地滿足用戶對各種應用

38、中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外,CMOS圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外,還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”標準在起作用,包括:應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過,這種區別稍帶幾分任意性,因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣,拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情,照相手機同樣如此。但是,對于工業或汽車應用來說,情況就大不一樣了:有些場

39、合并不需要很高的全幀數據速率。比如,在監控攝像機中,只要能夠發現一幅場景中出現的變化(因為這種變化可能預示著某種可疑情況,那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言,只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度,這意味著處理時間和成本的增加。然而,CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM 相似,所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率,但是幀速率較高;而開窗口則允許

40、隨機選擇一塊感興趣的區域。CMOS傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新CMOS傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個像素面積之比與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量的乘積。CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中,為了實現堪與CCD轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平,人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS,并且導致填充因子降低,原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用,留給光電二極管的可用空間較小。所以,當今C

41、MOS傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory通過其獲得專利授權的一項技術,可以大幅度地提高填充因子,這種技術可以把一顆標準CMOS硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage另外,對于一個典型的工業用圖象傳感器而言,由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的,因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標:轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成,它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分:轉換特征曲線在這里最為陡峭,以實現高靈敏度和對比度

42、。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光,并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000將使高達90dB的光動態范圍與一個10位A/D轉換范圍相匹配。具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎上更進一步;它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成,可提供高達120dB的自適應動態范圍。面向汽車應用的ACM 100相機模塊就采用了這些傳感器,這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外,對于獨立于電網

43、的便攜式應用而言,以低功耗特性而著稱的CMOS技術還具有一個明顯的優勢:CMOS圖像傳感器是針對5V和3.3V電源電壓而設計的。而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓,因此不得不采用一個電壓轉換器,從而導致功耗增加。在總功耗方面,把控制和系統功能集成到CMOS傳感器中將帶來另一個好處:它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用,這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過PCB或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代CMOS圖像傳感器中,一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區NIR(至約1,100nm的波長。配備了IM-001

44、 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR之中的光源,而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象,因此,新開發的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700900nm的NIR 靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中,另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中, 70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率(640×480像素;但隨后的2006年,幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額,而到2008年,其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此,賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器,該產品采用了A

45、utobrite 技術,可進行12位模擬/數字轉換,并提供了72dB的寬廣動態范圍,而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒,因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中,這種發展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于Kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器,另外,660萬像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準A4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成由于蜂窩電話、數碼相機、MP3播放機和PDA等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消

46、費型電子產品,導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響:利用包含一個數碼相機、PDA用戶接口和WLAN聯網能力的便攜式檢驗工具,光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術,CMOS符合這一發展潮流:CCD圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能,而CMOS標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA

47、和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統是可行的,這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的CMOS圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理,而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初,CMOS圖像傳感器被應用于工業圖像處理;在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中,它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究IMS Researc

48、h的預測,在未來的幾年中,歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%,其中,在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國,據其全國工具機供應商協會VDMA提供的數據,2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研In-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級市場而言,其年成長率將高達30%以上,而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是:CMOS傳感器的成長速度將達到CCD傳感器的七倍,照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然,人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實,即:與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比,它能夠更好地

49、滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外,CMOS圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外,還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”標準在起作用,包括:應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過,這種區別稍帶幾分任意性,因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣,拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情,照相手機同樣如此。但是,對于工業或汽車應用來說,情況就

50、大不一樣了:有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如,在監控攝像機中,只要能夠發現一幅場景中出現的變化(因為這種變化可能預示著某種可疑情況,那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言,只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度,這意味著處理時間和成本的增加。然而,CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM 相似,所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率,但是幀速率較

51、高;而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。CMOS傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新CMOS傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個像素面積之比與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量的乘積。CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中,為了實現堪與CCD轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平,人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS,并且導致填充因子降低,原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用,留給光電二極管的可用空間

52、較小。所以,當今CMOS傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory通過其獲得專利授權的一項技術,可以大幅度地提高填充因子,這種技術可以把一顆標準CMOS硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage另外,對于一個典型的工業用圖象傳感器而言,由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的,因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標:轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成,它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分:轉換特征曲線在這里最為陡峭,以實

53、現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光,并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000將使高達90dB的光動態范圍與一個10位A/D轉換范圍相匹配。具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎上更進一步;它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成,可提供高達120dB的自適應動態范圍。面向汽車應用的ACM 100相機模塊就采用了這些傳感器,這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此

54、外,對于獨立于電網的便攜式應用而言,以低功耗特性而著稱的CMOS技術還具有一個明顯的優勢:CMOS圖像傳感器是針對5V和3.3V電源電壓而設計的。而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓,因此不得不采用一個電壓轉換器,從而導致功耗增加。在總功耗方面,把控制和系統功能集成到CMOS傳感器中將帶來另一個好處:它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用,這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過PCB或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代CMOS圖像傳感器中,一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區NIR(至約1,100nm的波長。

55、配備了IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR之中的光源,而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象,因此,新開發的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700900nm的NIR 靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中,另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中, 70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率(640×480像素;但隨后的2006年,幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額,而到2008年,其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此,賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感

56、器,該產品采用了Autobrite 技術,可進行12位模擬/數字轉換,并提供了72dB的寬廣動態范圍,而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒,因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中,這種發展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于Kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器,另外,660萬像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準A4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成由于蜂窩電話、數碼相機、MP3播放機和PDA等傳統分離型功能設備的加速數字融合(

57、即成為一部緊湊的消費型電子產品,導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響:利用包含一個數碼相機、PDA用戶接口和WLAN聯網能力的便攜式檢驗工具,光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術,CMOS符合這一發展潮流:CCD圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能,而CMOS標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器CYIW

58、OSC1300AA和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統是可行的,這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的CMOS圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理,而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初,CMOS圖像傳感器被應用于工業圖像處理;在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中,它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究IM

59、S Research的預測,在未來的幾年中,歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%,其中,在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國,據其全國工具機供應商協會VDMA提供的數據,2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研In-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級市場而言,其年成長率將高達30%以上,而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是:CMOS傳感器的成長速度將達到CCD傳感器的七倍,照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然,人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實,即:與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比,它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的