機器之眼-圖像傳感器

來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

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，就讓我們來看看當前最新的發(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，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、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?，因此便有了全局快門（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）、增強現(xiàn)實（AR）、生物識別及機器視覺等應(yīng)用，其采用3.75μm像素設(shè)計，分辨率可達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6.1V/lux-sec，全分辨率時可達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，利用單一來源來進行有效運行。

在虛擬現(xiàn)實與增強現(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，這將讓機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。

審核編輯黃昊宇