電子產(chǎn)品的眼睛 圖像傳感器發(fā)展趨勢解讀

　　圖像傳感器可說(shuō)是電子產(chǎn)品的眼睛，可為各種應用提供機器視覺(jué)，雖說(shuō)這已不是新鮮的產(chǎn)品，但其相關(guān)技術(shù)仍在持續演進(jìn)當中，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(lái)看看當前最新的發(fā)展趨勢吧!

　　全局快門(mén)避免果凍效應產(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，應用在各式各樣的攝像機，但隨著(zhù)便攜設備越來(lái)越重視產(chǎn)品的使用時(shí)間，以及產(chǎn)品數字化風(fēng)潮的帶動(dòng)，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碼相機、攝像機與手機等電子產(chǎn)品。

　　上述兩種影像傳感技術(shù)，在影像質(zhì)量上并沒(méi)有太大的優(yōu)劣之分。不過(guò)，在同等條件下，CMOS感光組件所用的組件數相對更少，從而功耗較低，數據吞吐速度也比CCD更高。由于數碼相機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(chǎng)上幾乎已經(jīng)呈現CMOS技術(shù)獨霸的現象。

　　以往的CMOS傳感器則會(huì )因為采用滾動(dòng)式快門(mén)(rolling shutter)，對高速移動(dòng)的對象拍攝時(shí)，會(huì )產(chǎn)生不好的果凍效應(Jello Effect)。這是因為CMOS感光組件在記錄光電信號時(shí)需要逐行掃描，形式是由左至右、從上至下逐點(diǎn)來(lái)記錄影像，感覺(jué)有點(diǎn)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(shí)間差，當拍攝快速移動(dòng)的場(chǎng)景時(shí)，會(huì )因為時(shí)間差的問(wèn)題，令影像傾斜變形，這就是導致著(zhù)名的果凍效應了。

　　果凍效應要如何解決呢?便是不要逐點(diǎn)逐線(xiàn)去記錄數據，但這會(huì )影響到CMOS在高速、高效、低功耗上的表現，不過(guò)隨著(zhù)近年處理器和內存的技術(shù)提升，兩者兼備不再是做不到的事情，因此便有了全局快門(mén)(Global Shutter)的誕生。

　　以下便以安森美半導體所推出的應用于Oculus Rift VR設備中的AR0134圖像傳感器為例，這是一款工業(yè)級1/3”百萬(wàn)像素全局快門(mén)傳感器，可用于條碼掃描、3D掃描、位置跟蹤、虛擬現實(shí)(VR)、增強現實(shí)(AR)、生物識別及機器視覺(jué)等應用，其采用3.75μm像素設計，分辨率可達1.2Mp(1280x960)，可提供絕佳的微光性能，線(xiàn)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(dòng)曝光、自動(dòng)黑電平校準和統計引擎，支持并行和串行輸出，這是第3代全局快門(mén)技術(shù)，可提供最高能效的全局快門(mén)像素，靈敏度可達6.1V/lux-sec，全分辨率時(shí)可達45 fps，支援720p 60 fps視頻應用，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用，利用單一來(lái)源來(lái)進(jìn)行有效運行。