中心論題：
- CMOS傳感器的優(yōu)勢
- 移動(dòng)電話(huà)是CMOS的最忠實(shí)擁護者
- 同時(shí)實(shí)現攝像頭的拍照和視頻功能
- 使用CMOS成像技術(shù)實(shí)現更安全、更智能的駕駛
- CMOS著(zhù)眼新興市場(chǎng)：安保與監控
解決方案：
- CMOS攝像頭向更小的袖珍光學(xué)格式發(fā)展
- CMOS的設計具有更低的耗電量
- CMOS攝像頭具有較快的幀速率
- CMOS攝像頭必須能夠在所有光照級別和極端溫度下正常工作
互補型金屬氧化物半導體(CMOS)成像技術(shù)已經(jīng)成為眾多新興攝像頭應用的首選。數字成像隨著(zhù)1969年電荷耦合器件(CCD)的發(fā)明而誕生，但在此后的30年間，它一直未能成為主流的圖像采集技術(shù)。二十世紀九十年代中期，因美國航空航天局噴氣動(dòng)力實(shí)驗室發(fā)明了有源像素體系結構，CMOS技術(shù)才在取景方面得到飛速方展，CMOS傳感器業(yè)已穩步立足市場(chǎng)，正引領(lǐng)業(yè)界朝著(zhù)新的發(fā)展方向邁進(jìn)。CCD技術(shù)無(wú)法在廣泛的成像應用領(lǐng)域競爭，我們可能會(huì )看到，它將向越來(lái)越專(zhuān)業(yè)化的方向發(fā)展，為諸如DSLR等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域服務(wù)，最終走上Betamax錄像帶和vinyl LP錄像的道路。
CMOS傳感器的優(yōu)勢
a．低功耗
有源像素CMOS傳感器的功耗只有20到50毫瓦。這樣低的功耗能夠大幅延長(cháng)手機或數碼相機的電池使用壽命。
b．標準的半導體制造平臺
CMOS圖像傳感器是在標準DRAM裸片上生產(chǎn)的，具有成本合理、生產(chǎn)便利的特點(diǎn)。另外，DRAM制造工藝本身具有降低泄漏電流的特點(diǎn)，能夠實(shí)現低噪聲工作，獲得清晰、銳利的圖像質(zhì)量。
c．更小的電路板體積
CMOS圖像傳感器在一個(gè)裸片中集成了多項攝像頭功能，降低了芯片數量，提高了可靠性，簡(jiǎn)化了小型化過(guò)程，并且降低了總成本。
d．運行速度快
CMOS的有源像素技術(shù)可以驅動(dòng)圖像陣列的列總線(xiàn)高速傳輸，其芯片附帶的模數轉換器(ADC)可以更容易地驅動(dòng)高速信號進(jìn)行芯片傳輸。這兩項特性為機器視覺(jué)和運動(dòng)分析應用提供了巨大優(yōu)勢。
e．更大的靈活性
CMOS裝置的行列尋址功能與基本DRAM相似，能夠提供關(guān)注窗口度數，并且支持芯片電子搖攝、傾斜和變焦。這些功能可以為需要圖像壓縮、運動(dòng)探測或目標跟蹤的應用提供更大的靈活性。靈活的尋址特性與高速CMOS相結合為設計人員改善自動(dòng)對焦和自動(dòng)曝光提供了眾多選擇。
f．供應穩定
CMOS產(chǎn)品采用基于DRAM的制造工藝，能夠提供足夠的產(chǎn)量、準備時(shí)間、產(chǎn)能和預期優(yōu)勢。
g．可更快推向市場(chǎng)
CMOS圖像傳感器結構簡(jiǎn)單，進(jìn)行應用設計時(shí)，方便快捷，能夠將最終產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)，并立刻產(chǎn)生效益。
h．芯片集成了組件或完整的攝像頭系統
CMOS傳感器靈活性強，制造時(shí)既可以作為獨立組件，也可與數字圖像流處理器相結合，建立完整的芯片攝像頭系統(SOC)解決方案。SOC可執行一系列復雜的處理功能，其中包括色彩還原、色彩修正、銳化及自動(dòng)曝光。集成式SOC進(jìn)一步簡(jiǎn)化了應用設計，降低了芯片數量，使設計人員能夠最大程度利用電路板空間。
諸如智能電話(huà)和手持設備以及筆記本電腦等高質(zhì)量消費產(chǎn)品，以及智能汽車(chē)市場(chǎng)和監控/安全市場(chǎng)都具有很大的需求，直到如今，使用傳統的CCD成像技術(shù)無(wú)法輕松滿(mǎn)足這些需求。
移動(dòng)電話(huà)：CMOS的最忠實(shí)擁護者
為手機設計的攝像頭從入門(mén)級設計到功能豐富的多媒體設備種類(lèi)繁多。預計到2008年，全球售出的新攝像頭手機中有超過(guò)75%至少配有一個(gè)攝像頭，有超過(guò)5%具有兩個(gè)攝像頭。截止2007年底，手機的年銷(xiāo)售額達10億部，用戶(hù)安裝數量超過(guò)10億部。
攝像頭手機正在成為消費攝影領(lǐng)域中的新角色。通常消費者不會(huì )隨身攜帶數碼相機，但是會(huì )隨身攜帶具有攝像頭的手機，隨行隨拍。攝像頭手機能夠讓用戶(hù)隨時(shí)記錄并分享生活中容易錯過(guò)的美好瞬間。
目前VGA(640×480像素)和130萬(wàn)像素(1280×960像素)仍是攝像手機中的主流分辨率，這樣的打印質(zhì)量無(wú)法滿(mǎn)足消費者的期望。目前業(yè)界正趨向于為手機設計200萬(wàn)像素(1600×1200像素)和300萬(wàn)像素(2048×1536像素)圖像傳感器，讓用戶(hù)能夠在4×6英寸格式到8.5×11英寸格式下打印清晰銳利的圖片。
除了分辨率和圖像傳感器質(zhì)量外，攝像頭大小對于手機市場(chǎng)也非常重要。四分之一英寸或更小的袖珍光學(xué)格式是如今主流手持設備的關(guān)鍵設計要求。最新像素技術(shù)已能夠實(shí)現1.75微米像素，并能在保持優(yōu)異畫(huà)質(zhì)情況下使用8x8mm格式實(shí)現300萬(wàn)像素分辨率。
解決圖像質(zhì)量和尺寸問(wèn)題后，功耗成為手機市場(chǎng)的另一個(gè)主要障礙。CMOS的設計具有更低的耗電量，可以為設計人員提供更長(cháng)的電池壽命，或者為更小的手持設備提供體積更小的電池。
同時(shí)實(shí)現攝像頭的拍照和視頻功能
無(wú)論是購買(mǎi)攝像手機還是數碼相機，消費者都需要同一臺設備同時(shí)具有視頻和照片拍攝功能。因為CMOS具有成本低、體積小、靈活性強的優(yōu)勢，更容易滿(mǎn)足這些要求。
消費者需要攝像頭具有高分辨率視頻和高速圖像捕獲等高級功能，但又不想支付過(guò)高的價(jià)格。另外，隨著(zhù)通訊條件的飛速進(jìn)步，計算能力的提升，以及網(wǎng)絡(luò )帶寬的增加，消費者能夠輕松地管理和共享他們拍攝的美好瞬間。
CMOS瞄準快速增長(cháng)的網(wǎng)絡(luò )攝像頭市場(chǎng)
伴隨免費網(wǎng)絡(luò )電話(huà)、即時(shí)消息和高質(zhì)量成像技術(shù)的出現，視頻聊天正在朋友、家人和同事之間迅速流行開(kāi)來(lái)。目前大多數網(wǎng)絡(luò )攝像頭還是只有VGA或130萬(wàn)像素分辨率的傳統“連線(xiàn)”式攝像頭，但市場(chǎng)正在向用于筆記本電腦和平板顯示器的200萬(wàn)像素或更高分辨率的方向穩步發(fā)展。
CMOS攝像頭具有較快的幀速率，能夠捕捉銳利、清晰的視頻圖像和較高的動(dòng)態(tài)范圍，可以在不同光照條件下確保較高的圖像質(zhì)量，CMOS攝像頭的這些優(yōu)點(diǎn)都有助于推動(dòng)視頻聊天的采用。
使用CMOS成像技術(shù)實(shí)現更安全、更智能的駕駛
隨著(zhù)技術(shù)更先進(jìn)的汽車(chē)和商用交通工具的上路，成像功能成為一項能夠為駕駛員提供更好視野的實(shí)用功能，這些功能增強應用還包括車(chē)道偏離警告和自動(dòng)巡航控制系統等。車(chē)輛使用的成像功能主要用于場(chǎng)景查看和場(chǎng)景處理應用。在場(chǎng)景查看應用中，CMOS攝像頭用于提高駕駛員對周?chē)拔锏恼J識。汽車(chē)場(chǎng)景查看應用的實(shí)例包括停車(chē)輔助、尾部和側面視頻觀(guān)察、乘客查看、后視鏡替代/輔助以及生物識別/安全。
在場(chǎng)景處理應用中，攝像頭捕獲環(huán)境信息，并將這些信息發(fā)送到車(chē)輛的數據系統，幫助車(chē)輛“了解”周?chē)闆r，處理信息，并做出反應。例如，在車(chē)輛位于巡航模式下并且與前車(chē)距離過(guò)近時(shí)，攝像頭能夠提供接近距離數據，從而讓車(chē)輛執行自動(dòng)剎車(chē)等輔助操作。場(chǎng)景處理功能可以讓您的駕駛體驗更安全、更方便。用于場(chǎng)景處理的攝像頭必須能夠在所有光照級別和極端溫度下正常工作。
因為車(chē)外的景物在隨時(shí)變化，攝像頭必須具有比實(shí)時(shí)要求更高的采樣速率，才能避免車(chē)輛碰撞。攝像頭必須能夠在不需要額外圖像重建處理情況下，清晰顯示出場(chǎng)景。汽車(chē)場(chǎng)景理解方面的應用實(shí)例包括：適應性巡航控制、碰撞避讓/行人保護、車(chē)道監察和偏離警告、疲勞監測、風(fēng)擋玻璃雨刷器控制和遠光暗化。
汽車(chē)環(huán)境對于攝像頭來(lái)說(shuō)非常惡劣。攝像頭必須承受極強的光照和極端的溫度，并與多種不同體系結構實(shí)現集成，并且需要始終穩定工作。具體來(lái)說(shuō)，需要將汽車(chē)部件設計為能夠承受-40°C到+85°C的溫度范圍，對于一些特定裝置，工作時(shí)與存放時(shí)的耐受溫度范圍分別為-40°C至+105°C和-40°C至+125°C。
許多汽車(chē)場(chǎng)景處理應用需要具有較高的動(dòng)態(tài)范圍，以執行一些重要功能。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，450nm–1,050nm>40% QE at 550nm的光譜范圍可以檢測到從深藍(DB)到近紅外(NIR)光譜，峰值相應與人眼范圍相似。需要使用電子卷簾快門(mén)(ERS)提供優(yōu)異的視頻捕捉性能(特別是在低光照條件下)。
CMOS著(zhù)眼新興市場(chǎng)：安保與監控
隨著(zhù)安保與監控攝像頭市場(chǎng)在全球范圍內不斷擴大，成像質(zhì)量更高、功能豐富、價(jià)格合理的攝像頭成為需求的重點(diǎn)。CMOS攝像頭能夠為安保應用提供一系列固有的技術(shù)優(yōu)勢，這些優(yōu)勢包括優(yōu)秀的圖像性能、較高的動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲、更高的幀速率和更小的體積。
基于CMOS的安保圖像傳感器設計簡(jiǎn)單，能夠在低光照條件下提供優(yōu)異的成像性能，具有近紅外和低于可見(jiàn)燭光(等于一支點(diǎn)燃蠟燭發(fā)出的光亮)的成像能力。
普通住戶(hù)需要低成本、高質(zhì)量并且可以自己安裝的攝像頭解決方案，這種需求推動(dòng)了消費級安保攝像頭市場(chǎng)的發(fā)展，用戶(hù)可以自己安裝、維護并操作這些家用解決方案。以前可供DIY的攝像系統多數都存在圖像閃爍和模糊的問(wèn)題。為滿(mǎn)足消費者的需求，各廠(chǎng)商正在利用基于高質(zhì)量CMOS的圖像傳感器設計產(chǎn)品，提供成本低、性能好的攝像頭系統，以抓住這個(gè)新的市場(chǎng)機會(huì )。用于家用安保市場(chǎng)的CMOS成像技術(shù)主要具有以下優(yōu)勢：VGA或百萬(wàn)像素分辨率；NTSC或PAL格式的數模輸出；適用于簡(jiǎn)單攝像頭模塊設計和更少組件數目的片載系統(SOC)攝像頭；不使用馬達或任何移動(dòng)部件而通過(guò)搖攝、傾斜和變焦功能實(shí)現寬廣視場(chǎng)，并且可以隨時(shí)掃描傳感器的整個(gè)視場(chǎng)顯示其中的任意區域。
對商用攝像頭市場(chǎng)，重要的是攝像頭應具有在同一地點(diǎn)的大動(dòng)態(tài)范圍光照條件下捕捉清晰、銳利、顏色逼真的圖像的能力，并且能夠捕捉寬廣的視場(chǎng)。商用安保市場(chǎng)的CMOS成像技術(shù)具有以下主要優(yōu)勢：
具有數百萬(wàn)像素的分辨率，支持每秒15幀(fps)的全屏幕和每秒30幀及以上的子窗口，非常適合需要監控整個(gè)房間或視野的攝像頭應用，或者深入探查，聚焦于小而重要的細節。
在高達100dB的動(dòng)態(tài)范圍內，與CCD成像器相比，能使攝像頭從動(dòng)態(tài)范圍更寬的場(chǎng)景中捕獲到詳細信息，設計成本也更低。
不使用馬達或任何移動(dòng)部件而通過(guò)電子搖攝、傾斜和變焦功能功能實(shí)現寬廣視場(chǎng)，可以隨時(shí)掃描傳感器的整個(gè)視場(chǎng)顯示其中的任意區域。 如配備魚(yú)眼鏡頭，可提供完整的全景視野。日常生活對于高質(zhì)量成像技術(shù)的需求不斷增長(cháng)，最后這種需求成為了現實(shí)。CMOS圖像傳感器在功耗、系統設計和片載功能集方面具有眾多優(yōu)勢，所有這些優(yōu)勢縮短了產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間，增強了產(chǎn)品的競爭力。CMOS圖像傳感器基本代表了最先進(jìn)的成像技術(shù)，將成為未來(lái)幾年圖像傳感器市場(chǎng)的主流。
