《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電子產(chǎn)品的眼睛 圖像傳感器發(fā)展趨勢解讀

2017-06-07

圖像傳感器可說是電子產(chǎn)品的眼睛,,可為各種應(yīng)用提供機(jī)器視覺,雖說這已不是新鮮的產(chǎn)品,,但其相關(guān)技術(shù)仍在持續(xù)演進(jìn)當(dāng)中,,讓圖像傳感器的分辨率越高、圖像質(zhì)量更好,、功耗更低,,就讓我們來看看當(dāng)前最新的發(fā)展趨勢吧,!

全局快門避免果凍效應(yīng)產(chǎn)生

圖像傳感器已經(jīng)發(fā)展多年,最早期以CCD技術(shù)為主,,應(yīng)用在各式各樣的攝像機(jī),,但隨著便攜設(shè)備越來越重視產(chǎn)品的使用時間,以及產(chǎn)品數(shù)字化風(fēng)潮的帶動,,因此更為省電,、易于集成的CMOS技術(shù)逐漸成為主流,廣泛使用于各式各樣的數(shù)碼相機(jī),、攝像機(jī)與手機(jī)等電子產(chǎn)品。

上述兩種影像傳感技術(shù),,在影像質(zhì)量上并沒有太大的優(yōu)劣之分,。不過,在同等條件下,,CMOS感光組件所用的組件數(shù)相對更少,,從而功耗較低,數(shù)據(jù)吞吐速度也比CCD更高,。由于數(shù)碼相機(jī)CMOS感光組件可以直接制作在主板電路上,,因此它的信號傳輸距離較CCD短,電容,、電感和寄生延遲降低,。此外,CMOS的制造成本也比CCD傳感器低,,因此目前市場上幾乎已經(jīng)呈現(xiàn)CMOS技術(shù)獨霸的現(xiàn)象,。

以往的CMOS傳感器則會因為采用滾動式快門(rolling shutter),對高速移動的對象拍攝時,,會產(chǎn)生不好的果凍效應(yīng)(Jello Effect),。這是因為CMOS感光組件在記錄光電信號時需要逐行掃描,形式是由左至右,、從上至下逐點來記錄影像,,感覺有點像放下窗簾。因此在讀取第一行信號跟最后一行信號之間,,必存有時間差,,當(dāng)拍攝快速移動的場景時,會因為時間差的問題,,令影像傾斜變形,,這就是導(dǎo)致著名的果凍效應(yīng)了。

果凍效應(yīng)要如何解決呢,?便是不要逐點逐線去記錄數(shù)據(jù),,但這會影響到CMOS在高速,、高效、低功耗上的表現(xiàn),,不過隨著近年處理器和內(nèi)存的技術(shù)提升,,兩者兼?zhèn)洳辉偈亲霾坏降氖虑椋虼吮阌辛巳挚扉T(Global Shutter)的誕生,。

以下便以安森美半導(dǎo)體所推出的應(yīng)用于Oculus Rift VR設(shè)備中的AR0134圖像傳感器為例,,這是一款工業(yè)級1/3”百萬像素全局快門傳感器,可用于條碼掃描,、3D掃描,、位置跟蹤、虛擬現(xiàn)實(VR),、增強(qiáng)現(xiàn)實(AR),、生物識別及機(jī)器視覺等應(yīng)用,其采用3.75μm像素設(shè)計,,分辨率可達(dá)1.2Mp(1280x960),,可提供絕佳的微光性能,線性捕獲技術(shù),,支持720p 60 fps的高清視頻輸出,,可支持視頻/單幅模式,靈活的跳行模式,,具有片上自動曝光,、自動黑電平校準(zhǔn)和統(tǒng)計引擎,支持并行和串行輸出,,這是第3代全局快門技術(shù),,可提供最高能效的全局快門像素,靈敏度可達(dá)6.1V/lux-sec,,全分辨率時可達(dá)45 fps,,支援720p 60 fps視頻應(yīng)用,并可搭配外部LED或閃光燈,,此外,,情境切換(Context Switching)功能則可支持不同成像需求的應(yīng)用,利用單一來源來進(jìn)行有效運行,。

在虛擬現(xiàn)實與增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用的推波助瀾之下,,圖像傳感器市場的發(fā)展更形快速,隨著技術(shù)的進(jìn)步,,讓圖像傳感器無論在拍攝質(zhì)量,、功耗、效能上都有所增進(jìn),這將讓機(jī)器之眼變得更為銳利,,應(yīng)用更為廣泛,,市場也將更為快速發(fā)展。


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