在工業應用中，包括工廠、交通系統、科學/醫療、零售、監控和機器人，圖像傳感器的使用正在顯著增長，因為各公司尋求在其流程中引入更強大的控制，以提高質量和控制成本。

在工廠里，圖像傳感器為機器人提供視覺，正在改善過程中和生產線末端的檢查，及改善工人的安全。在科學和醫療領域，圖像傳感器是數字放射顯影和分布式診斷的一個基本要素，用于X射線晶體學、DNA剖析、天文攝影等等。

在我們現代生活的許多方面，安全是個長期關注的問題。具有更高分辨率和圖像質量的圖像傳感器正用于無人機/UAV 以實現邊境安全。隨著圖像傳感器被用于監控十字路口和檢測道路交通違規行為，以及通過自動車牌識別(ANPR) 識別車輛，我們的道路變得越來越安全。

隨著用戶需求的增加，這些圖像傳感器的功率和質量也在迅速提高，以增強現有應用的性能并賦能這些設備新的應用。
關鍵的技術推動因素

圖像傳感的許多技術進步正在推動這些性能的提高。背照式(BSI) 通過翻轉硅晶片、移動布線前的光電陰極層來重新排列傳感器的關鍵成像元件，從而顯著提高對圖像傳感器至關重要的微光性能。

定義視頻源質量的一個關鍵參數是傳感器可提供的每秒幀數(fps)。將此與提高的分辨率結合意味著每幀中包含更多像素數據，這需要顯著提高傳感器架構的速度，以提供無“抖動”的流暢視頻輸入。

許多現代相機已經摒棄了機械快門，因為它們可能大而重，而且在長期使用后容易發生故障。現代相機越來越多地使用電子快門，所有的像素都被同時捕獲，這種技術被稱為 “全局快門”。

由于傳感器越來越多地被用于含運動因素的應用中（要么傳感器在移動的車輛上，要么要拍攝的場景包含移動的物品），因此需要采用快速全局快門的現代傳感器來避免與 “卷簾快門”技術相關的圖像 “拖尾”和其他不良的偽影。

工業視覺系統設計人員面臨的挑戰

在為現代應用設計相機時，需要考慮許多因素，其中許多與圖像傳感器的選擇有關——這是決定設計成敗的關鍵決定。

幾乎所有的應用都需要高分辨率的圖像傳感器，比如在醫療應用中，相機要檢測疾病的早期跡象，或在工廠檢查應用中，必須發現最小的缺陷。然而，隨著分辨率的提高，設計的其他部分也會受到影響，需要更大的數據傳輸帶寬、更高的處理能力和更大的存儲容量。

因此，指定的傳感器必須足以完成任務，但不能過度指定，因為這將使設計的幾乎所有方面的成本增加。

隨著圖像傳感器被無人機/UAV和自動導引車(AGV) 等總是由電池供電的移動應用采用，攝像頭方案（包括圖像傳感器）的功耗現在是個重要的考慮因素。雖然圖像傳感器是個重要的功能，但它消耗的電流會耗盡電池電量，縮短車輛在兩次充電之間的間隔時間。

在許多情況下，攝像機執行多種任務，需要不同的分辨率，如低分辨率的攝像機用于簡單的檢測，而高分辨率的攝像機則用于需要檢測細節的地方。

然而，由于需要使用不同的傳感器實現不同的分辨率，在許多情況下，每個傳感器都需要不同的設計，因而大大增加了設計任務（和時間）。即使設計完成了，由于每一個都是不同的，那么利用規模經濟的能力就會大大減弱。

許多公司首次采用圖像傳感器來為其產品增加有價值的功能，學習曲線可能非常陡峭。一些制造商提供全面的工具，以減少設計風險并指導設計人員完成設計過程。

在許多情況下，這些工具對經驗豐富的設計人員也很有價值，他們需要在更快的時間范圍內進行概念驗證，然后無縫開發批量生產版本。

家族式系列方案輔以設計支援

安森美（onsemi）的XGS圖像傳感器系列采用家族式系列方案，共7款器件，分辨率從230萬像素到1600萬像素，采用與行業標準的29 mm x 29 mm布板兼容的通用占位。同樣，涵蓋2000萬像素到4500萬像素范圍的4款器件也享有通用的占位。

這種方法給設計人員帶來的巨大好處是

他們可把已知性能的單一的相機硬件設計用于每個分辨率，且IP如固件可在整個系列的相機中重復使用。這極大地減少了設計時間和風險，并允許在制造中實現規模經濟。

在每個圖像傳感器中，即使是在微光條件下，先進的3.2 mm像素設計也提供出色的圖像質量和低噪聲水平。快速的全局快門能捕獲高質量的圖像，而不會出現卷簾快門技術相關的偽影。有各種速度等級可供選擇，有效地利用了可用的接口帶寬，從而使設計人員能夠管理系統成本。盡管性能很高，但分辨率高達4500萬像素的XGS器件即使在全速運行時，其功耗也低于1000 mW。

為了進一步支持設計工作，有三種不同的評估系統可供選擇。

演示套件包括一個帶有 DevSuite 軟件的硬件平臺，支持完整的傳感器評估和訪問所有寄存器。

X-celerator 平臺包括公共 FPGA 代碼，并直接與 Altera 軟件和賽靈思(Xilinx) 開發環境接口。

X-Cube 平臺是完整的參考設計，用于 29 mm x 29 mm 格式，它使用 Lattice FPGA 進行 HiSPi-to-MIPI 轉換。X-Cube 還使用 DevSuite 軟件進行圖像捕獲、處理和分析。

總結

圖像傳感在包括工業在內的許多應用領域迅速增長，因為它使系統能識別周圍的世界并與之交互。因此，為了提供最先進的解決方案，許多公司現在首次提供視覺功能。這會給設計人員帶來非常陡峭的學習曲線，尤其是當每個傳感器分辨率都需要專門的設計時。

安森美的低功耗、低噪聲 XGS 系列高性能圖像傳感器，具有通用的占位面積，并提供多個易于使用的開發平臺，全面支援設計人員快速實現最先進的相機設計。

責任編輯：haq