車聯(lián)網(wǎng)可不一定是IT巨頭說了算

1、物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)2015年,隨著 CES 大會(huì)的熱捧, “車聯(lián)網(wǎng)”成為繼互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)之后未來智能城市又一 標(biāo)志。汽車廠商巨頭積極布局,奧迪、奔馳、寶馬等均已推出各自的自動(dòng)駕駛概念車 ; 整車廠、 零部件供應(yīng)商結(jié)伴占位, 芯片廠商英偉達(dá)在 CES 上發(fā)布了世界上第一款浮點(diǎn)運(yùn)算能力超過 1萬 億次的移動(dòng)芯片,試圖通過超級(jí)移動(dòng)芯片撬開智能汽車的大門。 IT 巨頭同樣不甘示弱,谷歌 Android Auto和蘋果 CarPlay 已然成為各家傳統(tǒng)汽車廠商合作熱點(diǎn)。 而國內(nèi)隨著百度車聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略 正式發(fā)布。 互聯(lián)網(wǎng) BA T 三巨頭全部加入車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)爭奪戰(zhàn)中, 但車聯(lián)網(wǎng)這塊蛋糕還真不一定是 這些巨頭們說了算。車

2、聯(lián)網(wǎng),核心價(jià)值在數(shù)據(jù)不可否認(rèn)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的推動(dòng)下,汽車、電子與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合更加緊密,未來汽車極有 可能成為下一個(gè)與人們生活緊密相連的移動(dòng)終端。大數(shù)據(jù)將更加清晰透徹精準(zhǔn)研究并構(gòu)建“客 戶素描” ,滿足差異化用戶需求,這是對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)根本性的沖擊甚至顛覆,換句話說大數(shù)據(jù) 就是讓制造產(chǎn)業(yè)變成服務(wù)產(chǎn)業(yè),讓制造企業(yè)變?yōu)閿?shù)據(jù)。響鈴認(rèn)為在數(shù)據(jù)、軟件、硬件、服務(wù)四 駕馬車為主導(dǎo)的車聯(lián)網(wǎng)中,核心價(jià)值是數(shù)據(jù)。各 IT 巨頭也深諳其道,正積極占位,不管是把建 立地圖服務(wù)作為核心,還是打造車載智能終端系統(tǒng),都是在玩數(shù)據(jù)。比如阿里巴巴收購高德, 把地圖數(shù)據(jù)作為承載商業(yè)模式的載體 ; 騰訊聯(lián)合四維圖新推出趣駕 WeD

3、rive ,自家又推出車聯(lián)網(wǎng) 產(chǎn)品“路寶盒子” ; 百度推出 CarLife; 華為推出 ME909T; 國外蘋果推出“ iOS in the Car ”計(jì)劃和 車載系統(tǒng) CarPlay ,谷歌推出汽車版安卓操作系統(tǒng)。 。 。各個(gè)都“不懷好意” ,期望掌控?cái)?shù)據(jù)一招 致勝,秒殺對(duì)手。作為 IT 巨頭, 對(duì)數(shù)據(jù)的掌控本身就擁有先發(fā)技術(shù)優(yōu)勢和天然的敏感性。 而車聯(lián)網(wǎng)是以車為 信息源點(diǎn)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),圍繞用戶使用場景構(gòu)建智能化體驗(yàn)。盡管形式各樣,但都是希望建立類 似互聯(lián)網(wǎng)讓人們“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”信息交流的方式,用數(shù)據(jù)把車串起來,實(shí)現(xiàn)車與車的“對(duì)話” , IT 巨頭們所具備的云計(jì)算處理能力和大數(shù)據(jù)處理能力顯然在車聯(lián)

4、網(wǎng)中獨(dú)享數(shù)據(jù)和軟件優(yōu)勢。但深 耕行業(yè)的汽車廠商也握有硬件和服務(wù)兩大法寶,四駕馬車,雙方各分秋色,所以 IT 巨頭光有數(shù) 據(jù)還不能保證穩(wěn)操勝券,汽車廠商他們的態(tài)度才真正決定著成敗。IT 巨頭搶灘數(shù)據(jù)與汽車商家之間,一場新的博弈 ?如今汽車廠商們都意識(shí)到下一個(gè)能改善交通安全提升自身產(chǎn)品競爭力的就是車與車間的 “交流” 。如果汽車能信息溝通實(shí)時(shí)對(duì)接,哪怕危險(xiǎn)就在下一個(gè)路口,駕駛員也能提前防范,做 到零交通事故,產(chǎn)品行業(yè)話語權(quán)就將大大加強(qiáng),消費(fèi)者自然買賬。面對(duì)至關(guān)重要的車聯(lián)數(shù)據(jù), 汽車廠商是拱手讓給 IT 巨頭,還是死磕單干,雙方將會(huì)有新的博弈。原因很簡單車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈 的前裝市場中,整車廠商位于產(chǎn)業(yè)鏈

5、的中游,上連設(shè)備及服務(wù)提供商在上,下接用戶,整車廠 商擁有較強(qiáng)的話語權(quán)。 IT 巨頭如能與硬件廠商合作便是最好的結(jié)果,就如國內(nèi)奧迪、現(xiàn)代、上 海通用與百度簽訂了車聯(lián)網(wǎng)方面的戰(zhàn)略合作協(xié)議, 現(xiàn)代兼容蘋果 Carplay 和谷歌 AndroidAuto 的 DisplayAudio 操作系統(tǒng)。雙方相互借力,取長補(bǔ)短,多贏之道。但更多汽車廠商會(huì)選擇自主研發(fā),不對(duì) IT 巨頭開放,一來他們不差錢,二來他們不希望被 IT 巨頭控制數(shù)據(jù)掐住咽喉,上汽集團(tuán)就最早試水車聯(lián)網(wǎng),研發(fā)的 inkaNet 系統(tǒng)被搭載在自己的 榮威 350、榮威 550、 W5以及 MG5等多款車型上。通用的安吉星 (onstar也被

6、應(yīng)用在凱迪拉克、 別克、雪佛蘭等汽車上,這是對(duì) IT 巨頭的防御,也是攻擊。而對(duì)于 IT 企業(yè)來說,就是場硬仗。同樣對(duì)于服務(wù)與售后的定位差異,也是巨大的不確定因素。 IT 巨頭互聯(lián)網(wǎng)的趨于免費(fèi)的服 務(wù)與 4S 的高利益存在沖突, IT 巨頭可以讓服務(wù)不掙錢,但汽車廠商的贏利點(diǎn)之一就是增值服 務(wù)。售后維修也是件麻煩事,即使 IT 巨頭能做到高效整合信息互通,老人和勞斯勞斯都不碰, 萬一交通事故真的要發(fā)生了,必須碰其一的時(shí)候,是追究 IT 軟件的問題,還是歸罪于汽車硬件 方,或者直接歸咎于個(gè)人價(jià)值觀,售后維修誰負(fù)責(zé)總之,還有太多問題待解, IT 巨頭若是 只期盼解決數(shù)據(jù)軟件問題就想高枕無憂,響鈴只

7、能呵呵了。延伸閱讀:“車聯(lián)網(wǎng)”如何才能叫好又叫座 ?車聯(lián)網(wǎng)下的汽車夜視系統(tǒng)需求分析當(dāng)今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅服務(wù)于“傳統(tǒng)的”工業(yè)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(fèi)應(yīng)用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時(shí)的高安全性和 舒適性。最初, CMOS 圖像傳感器被應(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)重要的一環(huán)。據(jù)市場研究 IMS Research的預(yù)測,在未來的幾年中,歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將 達(dá)到 6%,其中,在相機(jī)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(kuò)大。在德國, 據(jù)其全國工具

8、機(jī)供應(yīng)商協(xié)會(huì) VDMA 提供的數(shù)據(jù), 2004年的圖像處理市場增長率達(dá)到了 14%。 市場調(diào)研 In-Stat/MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級(jí)市場而言,其年成長率將高達(dá) 30%以上, 而且這種情況將持續(xù)到 2008年。最為重要的是:CMOS 傳感器的成長速度將達(dá)到 CCD 傳感器 的七倍,照相手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的迅速普及是這種需求的主要推動(dòng)因素。顯然,人們?nèi)绱丝春?CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長前景是基于這樣一個(gè)事實(shí),即:與壟斷該領(lǐng) 域長達(dá) 30多年的 CCD 技術(shù)相比,它能夠更好地滿足用戶對(duì)各種應(yīng)用中新型圖像傳感器不斷提 升的品質(zhì)要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分

9、辨率、更 低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外, CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能 以經(jīng)濟(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)的新穎應(yīng)用。 另外, 還有一些有利于 CMOS 傳感器的 “軟” 標(biāo)準(zhǔn)在起作用, 包括:應(yīng)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(qū)別稍帶幾分任 意性,因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)的重要程度將由于應(yīng)用的不同 (消費(fèi)、工業(yè)或汽車 而發(fā)生變化。細(xì)節(jié)表現(xiàn)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(dāng)普通的事情,照 相手機(jī)同樣如此。但是,對(duì)于工業(yè)或汽車應(yīng)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(shù)據(jù)速率。比如,在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中,只要能夠發(fā)現(xiàn)

10、一幅場景中出現(xiàn)的變化(因?yàn)檫@種 變化可能預(yù)示著某種可疑情況 , 那么分辨率低一點(diǎn)也是完全可以接受的。 在此基礎(chǔ)之上才需要 借助全分辨率來采集更多的細(xì)節(jié)信息。跟著發(fā)生的動(dòng)作將只在攝像機(jī)視場的某一部分當(dāng)中進(jìn)行 播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監(jiān)控人員所關(guān)注的。對(duì)于只提供全幀圖像的 CCD 圖像傳感器而言, 只有采用一個(gè)分離的評(píng)估電路才能夠提供兩 個(gè)觀測角度, 這意味著處理時(shí)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(chǔ)位均可單獨(dú)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(jī)選擇一塊感興趣的區(qū)域。CM

11、OS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈敏度、 較短曝光時(shí)間和日 漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子 (感光面積與整個(gè)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(shù)量 的乘積。 CCD 傳感器因其技術(shù)的固有特性而 擁有一個(gè)很大的填充因子。而在 CMOS 圖像傳感器中,為了實(shí)現(xiàn)堪與 CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪 聲指標(biāo)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(dǎo)致填 充因子降低,原因是像素表面相當(dāng)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

12、小。所以,當(dāng)今 CMOS 傳感器的一個(gè)重要的開發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯 (FillFactory通過其獲得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù),可以大幅度地提高填充因子,這種技術(shù)可以把一 顆標(biāo)準(zhǔn) CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。 nextpage另外,對(duì)于一個(gè)典型的工業(yè)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(jìn)行的,因此擁有較大的動(dòng)態(tài)范圍將是十分有益的。 CMOS 圖像傳感器通過多斜率操 作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo):轉(zhuǎn)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(gè)非線性特征 曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬 -數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分:轉(zhuǎn) 換特

13、征曲線在這里最為陡峭,以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)的過度曝光,并以一個(gè)更加細(xì)致的標(biāo)度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的 方式來運(yùn)作 LUPA-4000將使高達(dá) 90dB 的光動(dòng)態(tài)范圍與一個(gè) 10位 A/D轉(zhuǎn)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(chǔ)上更進(jìn)一步; 它們是專為汽車 應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。其像素由光電二極管組成,可提供高達(dá) 120dB 的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍。面向汽車應(yīng) 用的 ACM 100相機(jī)模塊就采用了這些傳感器, 這種相機(jī)模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集 成化相機(jī)解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛

14、者保護(hù)、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導(dǎo) 向的未來汽車安全系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。此外,對(duì)于獨(dú)立于電網(wǎng)的便攜式應(yīng)用而言,以低功耗特性而著稱的 CMOS 技術(shù)還具有一個(gè) 明顯的優(yōu)勢:CMOS 圖像傳感器是針對(duì) 5V 和 3.3V 電源電壓而設(shè)計(jì)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(gè)電壓轉(zhuǎn)換器,從而導(dǎo)致功耗增加。在總功耗方面,把 控制和系統(tǒng)功能集成到 CMOS 傳感器中將帶來另一個(gè)好處:它去除了與其他半導(dǎo)體元件的所有 外部連接線。其高功耗的驅(qū)動(dòng)器如今已遭棄用,這是因?yàn)樵谛酒瑑?nèi)部進(jìn)行通信所消耗的能量要 比通過 PCB 或襯底的外部實(shí)現(xiàn)方式低得多。擴(kuò)展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢

15、在現(xiàn)代 CMOS 圖像傳感器中,一個(gè)重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴(kuò)展到了近紅外區(qū) NIR(至約 1,100nm 的波長 。配備了 IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應(yīng)用將改善霧穿透力和夜 視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術(shù)開始運(yùn)用更多波長位于 NIR 之中的光源,而且生物技術(shù)也在利 用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象,因此,新開發(fā)的 IBIS 5-AE-1300傳感器具有 700900nm 的 NIR 靈敏度。在面向消費(fèi)應(yīng)用的圖像捕獲技術(shù)中,另一個(gè)發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到 2005年年中, 70%左右的手機(jī)相機(jī)已具有 VGA 格式分辨率 (640×480像素 ;但隨后的 2006年,幾百萬像

16、素 的傳感器就將占領(lǐng) 50%的市場份額,而到 2008年,其市場占有率預(yù)計(jì)將進(jìn)一步攀升至 90%以 上。 為此, 賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的 300萬像素圖像傳感器, 該產(chǎn)品采用了 Autobrite 技術(shù),可進(jìn)行 12位模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換,并提供了 72dB 的寬廣動(dòng)態(tài)范圍,而目前市面上的 10位模 擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍僅為 60dB 。 逐行掃描模式中的幀速率高達(dá) 30幀 /秒, 因而可錄制實(shí)況 視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中,這種發(fā)展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于 Kodak 數(shù)碼相機(jī) 的 1,300萬像素 /35mm圖像傳感器,另外, 660萬像素的 IBIS 4-660

17、0傳感器正在一種面向弱視人群的自動(dòng)閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標(biāo)準(zhǔn) A4頁面上提供出 色的分辨率。憑借技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 由于蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、 MP3播放機(jī)和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能 設(shè)備的加速數(shù)字融合 (即成為一部緊湊的消費(fèi)型電子產(chǎn)品 ,導(dǎo)致人們越來越希望至少具有部分 自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設(shè)備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對(duì)專業(yè)測量技術(shù)產(chǎn)生影 響:利用包含一個(gè)數(shù)碼相機(jī)、 PDA 用戶接口和 WLAN 聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗(yàn)工具,光測試和 監(jiān)視的應(yīng)用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺(tái)技術(shù), CMOS 符合這一發(fā)展潮流:CCD 圖像 轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來

18、實(shí)現(xiàn)控制和模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換功能, 而 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件則 能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評(píng)估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個(gè)典型的例子如專門針對(duì)要求苛刻的消費(fèi)應(yīng)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(gè)用于提供誤差插補(bǔ)、 黑 電平調(diào)整、透鏡校正、信號(hào)互串校正、彩色馬賽克修補(bǔ)、彩色校正、自動(dòng)曝光、噪聲抑制、特 效和 校正等等諸多功能的附加信號(hào)處理器。 集成更多的系統(tǒng)功能 (一直到自主型光電傳感器系 統(tǒng) 是可行的,這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和限制因素。當(dāng)今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)

19、不僅服務(wù)于“傳統(tǒng)的”工業(yè)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(fèi)應(yīng)用所接納。此外,它還能確保汽車駕駛時(shí)的高安全性和 舒適性。最初, CMOS 圖像傳感器被應(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)重要的一環(huán)。據(jù)市場研究 IMS Research的預(yù)測,在未來的幾年中,歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將 達(dá)到 6%,其中,在相機(jī)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(kuò)大。在德國, 據(jù)其全國工具機(jī)供應(yīng)商協(xié)會(huì) VDMA 提供的數(shù)據(jù), 2004年的圖像處理市場增長率達(dá)到了 14%。 市場調(diào)研 In-Stat/

20、MDR亦指出,單就圖像傳感器的次級(jí)市場而言,其年成長率將高達(dá) 30%以上, 而且這種情況將持續(xù)到 2008年。最為重要的是:CMOS 傳感器的成長速度將達(dá)到 CCD 傳感器 的七倍,照相手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的迅速普及是這種需求的主要推動(dòng)因素。顯然,人們?nèi)绱丝春?CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長前景是基于這樣一個(gè)事實(shí),即:與壟斷該領(lǐng) 域長達(dá) 30多年的 CCD 技術(shù)相比,它能夠更好地滿足用戶對(duì)各種應(yīng)用中新型圖像傳感器不斷提 升的品質(zhì)要求,如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外, CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能 以經(jīng)濟(jì)的方式

21、來實(shí)現(xiàn)的新穎應(yīng)用。 另外, 還有一些有利于 CMOS 傳感器的 “軟” 標(biāo)準(zhǔn)在起作用, 包括:應(yīng)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(qū)別稍帶幾分任 意性,因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)的重要程度將由于應(yīng)用的不同 (消費(fèi)、工業(yè)或汽車 而發(fā)生變化。細(xì)節(jié)表現(xiàn)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(dāng)普通的事情,照 相手機(jī)同樣如此。但是,對(duì)于工業(yè)或汽車應(yīng)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(shù)據(jù)速率。比如,在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中,只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化(因?yàn)檫@種 變化可能預(yù)示著某種可疑情況 , 那么分辨率低一點(diǎn)也是完全可以接受的。 在此基礎(chǔ)之

22、上才需要 借助全分辨率來采集更多的細(xì)節(jié)信息。跟著發(fā)生的動(dòng)作將只在攝像機(jī)視場的某一部分當(dāng)中進(jìn)行 播放,而且,在所捕獲的場景中,只有這一部分才是監(jiān)控人員所關(guān)注的。對(duì)于只提供全幀圖像的 CCD 圖像傳感器而言, 只有采用一個(gè)分離的評(píng)估電路才能夠提供兩 個(gè)觀測角度, 這意味著處理時(shí)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(chǔ)位均可單獨(dú)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(jī)選擇一塊感興趣的區(qū)域。CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈

23、敏度、 較短曝光時(shí)間和日 漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子 (感光面積與整個(gè)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(shù)量 的乘積。 CCD 傳感器因其技術(shù)的固有特性而 擁有一個(gè)很大的填充因子。而在 CMOS 圖像傳感器中,為了實(shí)現(xiàn)堪與 CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標(biāo)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(dǎo)致填 充因子降低,原因是像素表面相當(dāng)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(dāng)今 CMOS 傳感器的一個(gè)重要的開發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯 (FillFactory通過其獲

24、得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù),可以大幅度地提高填充因子,這種技術(shù)可以把一 顆標(biāo)準(zhǔn) CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。 nextpage另外,對(duì)于一個(gè)典型的工業(yè)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(jìn)行的,因此擁有較大的動(dòng)態(tài)范圍將是十分有益的。 CMOS 圖像傳感器通過多斜率操 作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo):轉(zhuǎn)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(gè)非線性特征 曲線。因此,一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬 -數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分:轉(zhuǎn) 換特征曲線在這里最為陡峭,以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)的過度曝

25、光,并以一個(gè)更加細(xì)致的標(biāo)度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的 方式來運(yùn)作 LUPA-4000將使高達(dá) 90dB 的光動(dòng)態(tài)范圍與一個(gè) 10位 A/D轉(zhuǎn)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(chǔ)上更進(jìn)一步; 它們是專為汽車 應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。其像素由光電二極管組成,可提供高達(dá) 120dB 的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍。面向汽車應(yīng) 用的 ACM 100相機(jī)模塊就采用了這些傳感器, 這種相機(jī)模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集 成化相機(jī)解決方案:該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護(hù)、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導(dǎo) 向的未來汽車安全系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。此外,對(duì)于獨(dú)立于電網(wǎng)的便攜式應(yīng)用而言,以低功

26、耗特性而著稱的 CMOS 技術(shù)還具有一個(gè) 明顯的優(yōu)勢:CMOS 圖像傳感器是針對(duì) 5V 和 3.3V 電源電壓而設(shè)計(jì)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(gè)電壓轉(zhuǎn)換器,從而導(dǎo)致功耗增加。在總功耗方面,把 控制和系統(tǒng)功能集成到 CMOS 傳感器中將帶來另一個(gè)好處:它去除了與其他半導(dǎo)體元件的所有 外部連接線。其高功耗的驅(qū)動(dòng)器如今已遭棄用,這是因?yàn)樵谛酒瑑?nèi)部進(jìn)行通信所消耗的能量要 比通過 PCB 或襯底的外部實(shí)現(xiàn)方式低得多。擴(kuò)展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現(xiàn)代 CMOS 圖像傳感器中,一個(gè)重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴(kuò)展到了近紅外區(qū) NIR(至約 1,100nm

27、的波長 。配備了 IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應(yīng)用將改善霧穿透力和夜 視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術(shù)開始運(yùn)用更多波長位于 NIR 之中的光源,而且生物技術(shù)也在利 用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象,因此,新開發(fā)的 IBIS 5-AE-1300傳感器具有 700900nm 的 NIR 靈敏度。在面向消費(fèi)應(yīng)用的圖像捕獲技術(shù)中,另一個(gè)發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到 2005年年中, 70%左右的手機(jī)相機(jī)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(lǐng) 50%的市場份額,而到 2008年,其市場占有率預(yù)計(jì)將進(jìn)一步攀升至 90%以 上。 為此,

28、 賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的 300萬像素圖像傳感器, 該產(chǎn)品采用了 Autobrite 技術(shù),可進(jìn)行 12位模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換,并提供了 72dB 的寬廣動(dòng)態(tài)范圍,而目前市面上的 10位模 擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍僅為 60dB 。 逐行掃描模式中的幀速率高達(dá) 30幀 /秒, 因而可錄制實(shí)況 視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中,這種發(fā)展趨勢也很明顯:賽普拉斯已推出一款用于 Kodak 數(shù)碼相機(jī) 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(dòng)閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標(biāo)準(zhǔn) A4頁面上提供出 色的

29、分辨率。憑借技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 由于蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、 MP3播放機(jī)和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能 設(shè)備的加速數(shù)字融合 (即成為一部緊湊的消費(fèi)型電子產(chǎn)品 ,導(dǎo)致人們越來越希望至少具有部分 自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設(shè)備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對(duì)專業(yè)測量技術(shù)產(chǎn)生影 響:利用包含一個(gè)數(shù)碼相機(jī)、 PDA 用戶接口和 WLAN 聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗(yàn)工具,光測試和 監(jiān)視的應(yīng)用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺(tái)技術(shù), CMOS 符合這一發(fā)展潮流:CCD 圖像 轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來實(shí)現(xiàn)控制和模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換功能, 而 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件則 能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評(píng)估邏輯電路等全

30、部集成到一塊芯片之中。一個(gè)典型的例子如專門針對(duì)要求苛刻的消費(fèi)應(yīng)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(gè)用于提供誤差插補(bǔ)、 黑 電平調(diào)整、透鏡校正、信號(hào)互串校正、彩色馬賽克修補(bǔ)、彩色校正、自動(dòng)曝光、噪聲抑制、特 效和 校正等等諸多功能的附加信號(hào)處理器。 集成更多的系統(tǒng)功能(一直到自主型光電傳感器系 統(tǒng)是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和限制因素。 當(dāng)今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅服務(wù)于“傳統(tǒng)的”工業(yè)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(fèi)應(yīng)用所接納。此外，它還

31、能確保汽車駕駛時(shí)的高安全性和 舒適性。最初，CMOS 圖像傳感器被應(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)重要的一環(huán)。 據(jù)市場研究 IMS Research 的預(yù)測，在未來的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將 達(dá)到 6%，其中，在相機(jī)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(kuò)大。在德國， 據(jù)其全國工具機(jī)供應(yīng)商協(xié)會(huì) VDMA 提供的數(shù)據(jù)，2004 年的圖像處理市場增長率達(dá)到了 14%。 市場調(diào)研 In-Stat/MDR 亦指出，單就圖像傳感器的次級(jí)市場而言，其年成長率將高達(dá) 30%以上， 而且這種情況將持續(xù)到 2008

32、 年。最為重要的是：CMOS 傳感器的成長速度將達(dá)到 CCD 傳感器 的七倍，照相手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的迅速普及是這種需求的主要推動(dòng)因素。 顯然，人們?nèi)绱丝春?CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長前景是基于這樣一個(gè)事實(shí)，即：與壟斷該領(lǐng) 域長達(dá) 30 多年的 CCD 技術(shù)相比，它能夠更好地滿足用戶對(duì)各種應(yīng)用中新型圖像傳感器不斷提 升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能 以經(jīng)濟(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)的新穎應(yīng)用。另外，還有一些有利于 CMOS 傳感器的“軟”標(biāo)準(zhǔn)在起作用， 包括：應(yīng)用支持、抗輻射

33、性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區(qū)別稍帶幾分任 意性，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)的重要程度將由于應(yīng)用的不同(消費(fèi)、工業(yè)或汽車而發(fā)生變化。 細(xì)節(jié)表現(xiàn)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(dāng)普通的事情，照 相手機(jī)同樣如此。但是，對(duì)于工業(yè)或汽車應(yīng)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(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化（因?yàn)檫@種 變化可能預(yù)示著某種可疑情況） ，那么分辨率低一點(diǎn)也是完全可以接受的。在此基礎(chǔ)之上才需要 借助全分辨率來采集更多的細(xì)節(jié)信息。跟著發(fā)生的動(dòng)作將只在攝像機(jī)視場的某一部分當(dāng)中進(jìn)行 播放，而且，在所捕

34、獲的場景中，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關(guān)注的。 對(duì)于只提供全幀圖像的 CCD 圖像傳感器而言， 只有采用一個(gè)分離的評(píng)估電路才能夠提供兩 個(gè)觀測角度，這意味著處理時(shí)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(chǔ)位均可單獨(dú)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(jī)選擇一塊感興趣的區(qū)域。 CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢 最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈敏度、 較短曝光時(shí)間和日 漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子(感光面積與整個(gè)像素面積之比與 量子

35、效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量的乘積。CCD 傳感器因其技術(shù)的固有特性而 擁有一個(gè)很大的填充因子。而在 CMOS 圖像傳感器中，為了實(shí)現(xiàn)堪與 CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪 聲指標(biāo)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(dǎo)致填 充因子降低，原因是像素表面相當(dāng)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(dāng)今 CMOS 傳感器的一個(gè)重要的開發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯 (FillFactory通過其獲得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度地提高填充因子，這種技術(shù)可以把一 顆標(biāo)準(zhǔn) CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。

36、nextpage 另外，對(duì)于一個(gè)典型的工業(yè)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(jìn)行的，因此擁有較大的動(dòng)態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS 圖像傳感器通過多斜率操 作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)：轉(zhuǎn)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(gè)非線性特征 曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分：轉(zhuǎn) 換特征曲線在這里最為陡峭，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)的過度曝光，并以一個(gè)更加細(xì)致的標(biāo)度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的 方式來運(yùn)作 LUPA-4000 將使高達(dá) 90dB 的光動(dòng)態(tài)范圍與一個(gè) 10

37、 位 A/D 轉(zhuǎn)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(chǔ)上更進(jìn)一步； 它們是專為汽車 應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。其像素由光電二極管組成，可提供高達(dá) 120dB 的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍。面向汽車應(yīng) 用的 ACM 100 相機(jī)模塊就采用了這些傳感器， 這種相機(jī)模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集 成化相機(jī)解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護(hù)、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導(dǎo) 向的未來汽車安全系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。 此外，對(duì)于獨(dú)立于電網(wǎng)的便攜式應(yīng)用而言，以低功耗特性而著稱的 CMOS 技術(shù)還具有一個(gè) 明顯的優(yōu)勢：CMOS 圖像傳感器是針對(duì) 5V 和 3.3V 電源電壓而設(shè)計(jì)

38、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(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，從而導(dǎo)致功耗增加。在總功耗方面，把 控制和系統(tǒng)功能集成到 CMOS 傳感器中將帶來另一個(gè)好處：它去除了與其他半導(dǎo)體元件的所有 外部連接線。其高功耗的驅(qū)動(dòng)器如今已遭棄用，這是因?yàn)樵谛酒瑑?nèi)部進(jìn)行通信所消耗的能量要 比通過 PCB 或襯底的外部實(shí)現(xiàn)方式低得多。 擴(kuò)展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢 在現(xiàn)代 CMOS 圖像傳感器中，一個(gè)重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴(kuò)展到了近紅外區(qū) NIR(至約 1,100nm 的波長。配備了 IM-001 CMOS 圖像傳感器的汽車應(yīng)用將改善霧穿透力和夜 視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術(shù)開始

39、運(yùn)用更多波長位于 NIR 之中的光源，而且生物技術(shù)也在利 用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象，因此，新開發(fā)的 IBIS 5-AE-1300 傳感器具有 700900nm 的 NIR 靈敏度。 在面向消費(fèi)應(yīng)用的圖像捕獲技術(shù)中，另一個(gè)發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到 2005 年年中， 70%左右的手機(jī)相機(jī)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(lǐng) 50%的市場份額，而到 2008 年，其市場占有率預(yù)計(jì)將進(jìn)一步攀升至 90%以 上。 為此， 賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的 300 萬像素圖像傳感器， 該產(chǎn)品采用了 Autobrite 技術(shù)，

40、可進(jìn)行 12 位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，并提供了 72dB 的寬廣動(dòng)態(tài)范圍，而目前市面上的 10 位模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍僅為 60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達(dá) 30 幀/秒，因而可錄制實(shí)況 視頻節(jié)目。 在工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中，這種發(fā)展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于 Kodak 數(shù)碼相機(jī) 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(dòng)閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標(biāo)準(zhǔn) A4 頁面上提供出 色的分辨率。 憑借技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 由于蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、MP3 播放機(jī)和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能

41、設(shè)備的加速數(shù)字融合(即成為一部緊湊的消費(fèi)型電子產(chǎn)品，導(dǎo)致人們越來越希望至少具有部分 自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設(shè)備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對(duì)專業(yè)測量技術(shù)產(chǎn)生影 響：利用包含一個(gè)數(shù)碼相機(jī)、PDA 用戶接口和 WLAN 聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗(yàn)工具，光測試和 監(jiān)視的應(yīng)用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺(tái)技術(shù)，CMOS 符合這一發(fā)展潮流：CCD 圖像 轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來實(shí)現(xiàn)控制和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能， 而 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件則 能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評(píng)估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。 一個(gè)典型的例子如專門針對(duì)要求苛刻的消費(fèi)應(yīng)用而制作的 CYIWCSC1300AA 芯片

42、的 圖像捕獲電路。 它基于 130 萬像素圖像傳感器 CYIWOSC1300AA 和一個(gè)用于提供誤差插補(bǔ)、 黑 電平調(diào)整、透鏡校正、信號(hào)互串校正、彩色馬賽克修補(bǔ)、彩色校正、自動(dòng)曝光、噪聲抑制、特 效和 校正等等諸多功能的附加信號(hào)處理器。 集成更多的系統(tǒng)功能(一直到自主型光電傳感器系 統(tǒng)是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和限制因素。 當(dāng)今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅服務(wù)于“傳統(tǒng)的”工業(yè)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(fèi)應(yīng)用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時(shí)的高安全性和 舒適性。最初，CMOS 圖像傳感器被應(yīng)用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率

43、、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)重要的一環(huán)。 據(jù)市場研究 IMS Research 的預(yù)測，在未來的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將 達(dá)到 6%，其中，在相機(jī)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(kuò)大。在德國， 據(jù)其全國工具機(jī)供應(yīng)商協(xié)會(huì) VDMA 提供的數(shù)據(jù)，2004 年的圖像處理市場增長率達(dá)到了 14%。 市場調(diào)研 In-Stat/MDR 亦指出，單就圖像傳感器的次級(jí)市場而言，其年成長率將高達(dá) 30%以上， 而且這種情況將持續(xù)到 2008 年。最為重要的是：CMOS 傳感器的成長速度將達(dá)到 CCD 傳感器 的七倍，照相手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的迅速普及

44、是這種需求的主要推動(dòng)因素。 顯然，人們?nèi)绱丝春?CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長前景是基于這樣一個(gè)事實(shí)，即：與壟斷該領(lǐng) 域長達(dá) 30 多年的 CCD 技術(shù)相比，它能夠更好地滿足用戶對(duì)各種應(yīng)用中新型圖像傳感器不斷提 升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能 以經(jīng)濟(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)的新穎應(yīng)用。另外，還有一些有利于 CMOS 傳感器的“軟”標(biāo)準(zhǔn)在起作用， 包括：應(yīng)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(qū)別稍帶幾分任 意性，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)的重要程度將由于應(yīng)用的不同

45、(消費(fèi)、工業(yè)或汽車而發(fā)生變化。 細(xì)節(jié)表現(xiàn)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(dāng)普通的事情，照 相手機(jī)同樣如此。但是，對(duì)于工業(yè)或汽車應(yīng)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(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化（因?yàn)檫@種 變化可能預(yù)示著某種可疑情況） ，那么分辨率低一點(diǎn)也是完全可以接受的。在此基礎(chǔ)之上才需要 借助全分辨率來采集更多的細(xì)節(jié)信息。跟著發(fā)生的動(dòng)作將只在攝像機(jī)視場的某一部分當(dāng)中進(jìn)行 播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關(guān)注的。 對(duì)于只提供全幀圖像的 CCD 圖像傳感器而言， 只有采用一

46、個(gè)分離的評(píng)估電路才能夠提供兩 個(gè)觀測角度，這意味著處理時(shí)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(chǔ)位均可單獨(dú)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(jī)選擇一塊感興趣的區(qū)域。 CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢 最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈敏度、 較短曝光時(shí)間和日 漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子 (感光面積與整個(gè)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(shù)量的乘積。CCD 傳感器因其技術(shù)的固有特性而 擁有一個(gè)很大的填充因

47、子。而在 CMOS 圖像傳感器中，為了實(shí)現(xiàn)堪與 CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪 聲指標(biāo)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(dǎo)致填 充因子降低，原因是像素表面相當(dāng)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(dāng)今 CMOS 傳感器的一個(gè)重要的開發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯 (FillFactory通過其獲得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度地提高填充因子，這種技術(shù)可以把一 顆標(biāo)準(zhǔn) CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。nextpage 另外，對(duì)于一個(gè)典型的工業(yè)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

48、下進(jìn)行的，因此擁有較大的動(dòng)態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS 圖像傳感器通過多斜率操 作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)：轉(zhuǎn)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(gè)非線性特征 曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分：轉(zhuǎn) 換特征曲線在這里最為陡峭，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)的過度曝光，并以一個(gè)更加細(xì)致的標(biāo)度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的 方式來運(yùn)作 LUPA-4000 將使高達(dá) 90dB 的光動(dòng)態(tài)范圍與一個(gè) 10 位 A/D 轉(zhuǎn)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(chǔ)上更進(jìn)一步； 它們是專為汽車 應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。