安森美半導體的全局快門圖像傳感器解決機器視覺的成像需求

　　在“工業4.0”和“中國制造2025”的大勢下，工業自動化趨勢持續增強，機器視覺成為電子行業重要的新興領域。在持續的自動化需求、社會安全保障需求和市場經濟實力的推動下，全球機器視覺和智能交通系統市場迎來發展熱潮。在中國，越來越多的大廠進入機器視覺市場。

　　圖像傳感器的性能指標及發展趨勢

　　圖像傳感器是機器視覺系統捕獲圖像信息的關鍵元件。衡量圖像傳感器性能的因素包括分辨率、靈敏度、帶寬、噪聲、功耗、光學格式、幀率和CRA等。沒有哪一種單一的圖像傳感技術或產品適用于所有應用，因而設計人員需根據應用需求匹配最適合的技術。相對而言，CCD傳感器提供最佳的圖像均勻度、高線性動態范圍、高光靈敏度、大光學格式，而CMOS傳感器提供靈活讀取、低功耗、高幀率和高集成能力。從應用市場來講，Full Frame CCD針對科學、醫療領域，Interline Transfer CCD和全局快門CMOS用于機器視覺和智能交通系統，線性CCD適合用在掃描、食品/飲品等領域，卷簾快門CMOS主要用于安防監控行業。而無論是CCD還是CMOS圖像傳感器，都朝向更小像素(但同時保留性能)、更大光學格式、改進的輸出設計及工藝的趨勢發展，以滿足市場對更高分辨率、更快輸出速度、增強的量子效率(QE)、降低噪聲和降低成本的需求。高速圖像捕獲可提供高吞吐量，高質量圖像提供準確分析，高像素捕獲清晰的圖像細節。

　　安森美半導體是唯一能提供CMOS和CCD圖像傳感器的供應商

　　安森美半導體傳承40多年的成像專知，結合收購的CYPRESS、TRUESENSE、Aptina三家公司的技術優勢，是唯一能提供CMOS和CCD圖像傳感器的供應商，2015年在安防、掃描圖像傳感器市場均有最大的市場份額，在機器視覺市場也是排名第二。公司具備無與倫比的產品技術和全面豐富的產品組合，寬廣的技術基礎包括CCD和CMOS像素設計、背照式、電子倍增、系統級芯片(SoC) 集成、專用色彩濾波陣列(CFA)、高速讀取架構、專有協處理器和定制設計能力等等，像素大小從1.1 µm 至 24 µm，分辨率從VGA至超過5000萬像素，光學格式從2.2 mm至超過70 mm，并大力投資和開發未來的領先技術，配合市場發展。本文將著重介紹安森美半導體的全局快門CMOS圖像傳感器PYTHON系列及Interline Transfer CCD圖像傳感器。

　　全局快門CMOS 圖像傳感器

　　CMOS圖像傳感器能提供CCD圖像傳感器不具備的一些功能，內部集成數字處理能力，如可在像素內部將電荷轉為電壓，從而提供比CCD更快的幀率。而且，CMOS架構支持用戶根據自己的需要設計小窗口輸出，使讀出更靈活。此外，CMOS的功耗低，設計簡單。雖然CCD圖像傳感器在成像質量上仍處于領先地位，但隨著技術的發展，全局快門CMOS和CCD圖像傳感器的成像質量的差異會越來越小。全局快門CMOS圖像傳感器的關鍵應用包括檢驗、醫療成像、運動分析、安防、顯微鏡及智能交通等等。

　　針對工業高端應用的全局快門CMOS傳感器：PYTHON

　　安森美半導體的PYTHON 系列具有優越的圖像品質、高且靈活的讀出速度，提供低功耗/幀率版本及可擴展的平臺，解決要求嚴苛的工業成像和智能交通應用需求，如檢驗系統、車牌識別、監控、科學研究、交通攝像機、機器人導引和運動分析等等。

　　1. 優越的圖像品質

　　PYTHON采用專利的全局快門結構，可確保捕獲移動物體時無運動偽影，像素內相關雙采樣(CDS)確保低輸出噪聲，片上固定模式噪聲(FPN)校正提供增強的圖像品質，根據應用的可配置性為指定終端應用優化圖像質素，高量子效率提供從紫外到近紅外極佳的靈敏度，產品有黑白、彩色和近紅外三種選擇。

　　2. 低功耗/幀率版本可供選擇

　　為滿足某些客戶想要降低產品功耗和成本的需求，安森美半導體還提供低功耗級 PYTHON 1300和PYTHON 5000，通過降低幀率優化約33%的功耗，同時保留PYTHON系列的高光學性能，因而成為高性價比選擇，用于可支持低幀率的應用。

　　表1：PYTHON低功耗/幀率方案

　　3. 高且靈活的讀出速度

　　PYTHON擁有符合并超越現代接口如USB3、USB3.1、10 GigE、Cameralink的帶寬，ROI模式用于定制的輸出選擇，開窗時速度以平方增加。

　　圖1：PYTHON高帶寬支持高幀率和高分辨率

　　4. 可擴展

　　PYTHON系列共計9款不同器件，提供從VGA到超過2500萬像素的分辨率，采用3種封裝尺寸，所有器件有類似的電氣和設計要求，所有的產品可共享同一個設計方案。

　　圖2：PYTHON系列的9款器件

　　因此，基于PYTHON支持USB3以上的高帶寬，可提供更快的幀率而不犧牲圖像品質，達2500萬像素的分辨率符合市場需要更高分辨率的趨勢，九種不同的分辨率選擇可根據不同應用需求提供定制的終端客戶方案，可擴展性縮短設計時間，加快產品上市。