安森美CMOS圖像傳感器應用方案

?

　　近年來，隨著CMOS工藝技術的不斷改進，CMOS傳感器的應用范圍也越來越廣泛，包括數碼相機、電腦攝像頭、視頻電話、手機、視頻會議、智能型安保系統、汽車倒車視像雷達、玩具，以及工業、醫療等應有盡有。實際上，CMOS圖像傳感器最初應用于工業圖像處理；在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的圖像解決方案。

　　安森美半導體的標準及定制CMOS圖像傳感器方案

　　應用要求的不斷提升，CMOS傳感器的成像質量也在不斷提高，安森美半導體利用其在這一領域的專利技術和豐富的經驗，以創新的設計，采用標準CMOS工藝技術開發出了高性能CMOS有源像素傳感器等多種產品。

　　過去15年來，安森美半導體一直在為數百萬像素數碼攝影、達晶圓級的大面積傳感器、超高速傳感器、機器視覺成像、線性和二維條碼成像、醫用X射線成像、單芯片一體化攝像機，以及太空和核應用的抗輻射CMOS圖像傳感器提供行之有效的解決方案。

　　1）標準圖像傳感器

　　新興應用需求的不斷增長為精心設計的CMOS圖像傳感器帶來了眾多商機。除此高端機器視覺應用，二維（2D）條形碼閱讀器、高端保安攝像方案以及新興的 智能交通管理系統（ITS）的市場也在迅速擴大。安森美半導體新的VITA系列能滿足這些新市場的需求。VITA提供可配置性、靈活性和操作方便性。

　　圖1 VITA25K 2，500萬像素、53 fps全局快門CMOS圖像傳感器示例

　　VITA 系列CMOS圖像傳感器采用可配置操作模式，易于操作，提供帶雙斜率讀數的流水線型和觸發式全局快門、帶相關雙采樣（CDS）的滾動快門、LVDS或 CMOS輸出、10位或8位精度、多個并行窗口讀數等特性。應用范圍包括機器視覺、條形碼、智能交通管理系統（ITS）和運動監測（motion monitoring）。

　　安森美半導體的另一個標準圖像傳感器系列是LUPA。該系列是高速CMOS圖像傳感器的深入研發和豐富經驗的結晶。LUPA器件提供的分辨率高達2048 × 2048，幀速率最高達500 fps。這些器件的功耗低至150 mW，完全沒有光暈（Blooming）或滯后，為高度可靠、高靈敏度圖像傳感器創建了一個完善的基礎。LUPA系列包含LUPA 300、LUPA 1300-2、LUPA 3000和LUPA 4000。

　　LUPA實現了前所未有的靈敏度，具有百萬像素系列圖像傳感器的分辨率，其它特性包括低功耗、無光暈或圖像滯后、采用流水線式全局快門，可廣泛應用于高速機器視覺、工業成像、醫療成像、國防和運動分析等領域。

　　另外一個CMOS標準圖像傳感器的系列是IBIS，包括IBIS4和IBIS5圖像傳感器。IBIS4圖像傳感器的特點是圖像質量高、三晶體管（3T） 像素、滾動快門、高填充因數和用來提高動態范圍的雙斜率讀數。IBIS5 CMOS圖像傳感器進過優化，是專門為機器視覺相機而開發的。

　　圖2? IBIS系列圖像傳感器

　　IBIS4的像素分辨率高達1，400萬，圖像質量高，具有滾動快門和靈活的窗口和多斜率功能；IBIS5采用觸發式全局快門，操作模式靈活，具有靈活的窗口和多斜率功能。它們的應用包括機器視覺、生物測量和文檔掃描等。

　　安森美半導體標準系列的STAR圖像傳感器系列，是開發抗輻射CMOS像素和讀出電子產品過程中廣泛研究和輻照實驗的成果。這些結構的總輻照劑量高達 300 krad。抗輻射CMOS圖像傳感器可以在輻射環境下發揮重要的作用，而普通CMOS或CCD成像無法做到這一點，而使用CRT顯像管又太昂貴、過重或體 積過大。STAR系列包括三個產品：STAR 250、STAR 1000和HAS2，每個產品都有自己獨到的優勢。

　　總體上講，STAR高達100萬像素分辨率，具有高抗輻射、高靈敏度、低噪聲的優勢；可以應用在太空科學、核檢驗、星跟蹤器和太陽傳感器等方面。

　　2）定制圖像傳感器

　　安森美半導體還提供定制和針對特定應用的CMOS圖像傳感器，通過開發具有最先進性能的產品，幫助合作伙伴領先于競爭對手。定制設計可根據內部開發的參數功能塊或采用全新的方法實現前所未有的性能和功能。

　　安森美半導體的專利設計和制造技術有助于優化關鍵參數，并與客戶的應用實現完美契合。像素的大小、形狀和速度、飽和度和噪聲水平、動態范圍和靈敏度、輸出和幀速率都可以根據每個客戶的需求來設定。

　　定制解決方案充分考慮了規格的靈活性，可實現最終應用的關鍵差別化，保證整個產品壽命期的有效性；高層次的架構和操作靈活性可以提高性能。定制方案的應 用包括高分辨率攝影、高速成像、條形碼閱讀、機器視覺、醫療成像，尤其是需要低功耗、智能傳感或抗輻射的陣列或線性傳感器解決方案的任何應用。

　　安森美半導體為客戶提供的典型自定義設計周期流程是客戶提出最初需求，然后由安森美半導體提出建議，再經過預先研究、產品定義、產品設計、產品設計審查、原型制造、裝配和功能測試、原型、性能表征、性能表征報告等過程，最后做出生產規劃和生產計劃，進行預生產和投產。

　　3）智能手機CMOS圖像傳感器

　　安森美半導體為高性能智能手機傳感器開發了創新的 1.1 μm像素技術，先進的像素和顏色濾波陣列 （CFA） 處理，使其靈敏度比前代提升近 20%。世界一流的的靈敏度能捕捉到更多光，使圖像質量顯著提高，尤其是在微光的情況下。新一代1，300萬像素（MP）圖像傳感器AR1335，擴充其寬廣的圖像產品系列。基于先進的1.1微米（μm）像素技術，AR1335確立了靈敏度新基準，量子效率 （QE） 和線性電位井容量也得以顯著提升。這圖像傳感器專為智能手機相機應用而設計，帶來近乎數碼相機的成像優質體驗，同時也針對移動設備優化了功耗和占板空間。

　　AR1335為智能手機用戶帶來絕佳的成像體驗。一流的靈敏度、QE和線性電位井容量讓客戶領略逼真的微光成像。超清13 MP分辨率支持高質量變焦及清晰的場景細節還原。無論是4K 超高清（UHD）模式，每秒30幀的影院模式，還是每秒60幀的1080P高清模式，均可呈現專業視頻品質。極高的32°主光線角度（CRA）支持低垂直 高度應用。

　　安森美半導體圖像傳感器部消費影像副總裁Shung Chieh說：“AR1335圖像傳感器是工程創意和客戶導向的結晶成果。我們提升技術，加上智能設計和優化的生產工藝，為那些希望用自己的產品提供全面、豐富拍照體驗的智能手機制造商帶來高性價比的解決方案。”

　　總結

　　安森美半導體提供對多重終端市場的完整的一維和二維CMOS圖像傳感器產品，其中既有系列標準圖像傳感器，也有定制及專用產品。標準系列包括最高像素 2，500萬、提供10位或8位精度的VITA系列，能以數百萬像素分辨率提供最高500 fps幀速率的LUPA系列，提供最高1，400萬像素分辨率及高圖像質量的IBIS系列，以及抗輻射及提供高靈敏度的STAR系列。此外，安森美半導體為客戶提供定制及專用CMOS圖像傳感器，幫助客戶以獨特產品及一流性能領先競爭對手。今后，數百萬像素數碼攝影及電影攝影、機器視覺、線性及二維條形碼成像、工業及醫療成像、生物測定及計算及軍事/航空市場將會有更多應用采用安森美半導體的圖像傳感器。