图像传感器的发展及应用现状安防

　　CIS芯片集光电、模拟电路和数字电路于一体，其设计、生产、测试、封装以及最终应用与传统IC相比，技术门槛相对较高。本文简要介绍图像传感器的技术的特点及应用情况。

　　图像传感器的发展现状

　　图像传感器的视讯比现在是给定的，使用高清(HD)分辨率1080p，摄像机设计正朝使用更小的光学格式发展，导致需要更小的像素结构，以降低整体系统成本，同时不影响图像性能或光灵敏度。

　　CCD图像传感器由于灵敏度高、噪声低，逐步成为图像传感器的主流。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一芯片上，造成由CCD图像 传感器组装的摄像机体积大、功耗大。CMOS图像传感器以其体积小、功耗低在图像传感器市场上独树一帜。但最初市场上的CMOS图像传感器，一直没有摆脱 光照灵敏度低和图像分辨率低的缺点，图像质量还无法与CCD图像传感器相比。

　　如果把CMOS图像传感器的光照灵敏度再提高5倍～10 倍，把噪声进一步降低，CMOS图像传感器的图像质量就可以达到或略微超过CCD图像传感器的水平，同时能保持体积小、重量轻、功耗低、集成度高、价位低 等优点，如此，CMOS图像传感器就会取代CCD图像传感器，并且发展出更好的功效。

　　由于CMOS图像传感器的应用，新一代图像系统的开发研制得到了 极大的发展，并且随着经济规模的形成，其生产成本也得到降低。现在，CMOS图像传感器的画面质量也能与CCD图像传感器相媲美，这主要归功于图像传感器 芯片设计的改进，以及亚微米和深亚微米级设计增加了像素内部的新功能。实际上，更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。一 个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心(是将离散信号电平多路传输到一个单一的输出，这与CCD图像传感器很相似)，所有的时序逻辑、 单一时钟及芯片内的可编程功能，比如增益调节、积分时间、窗口和模数转换器。事实上，当一位设计者购买了CMOS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵 列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。与传统的CCD 图像系统相比，把整个图像系统集成在一块芯片上不仅降低了功耗，而且具有重量较轻，占用空间减少以及总体价格更低的优点。

　　作为基于半导体方案的领先供应商，安森美半导体在图像传感器领域拥有超过40年的经验和世界上最多和最广的相关传感器专利超过2,000项，而我们的因特网协议(IP)安全摄像机在全球占第一位，而整体安防摄像机占第二，所以能为客户提供全面的图像传感器产品阵容，以领先市场的器件提供高动态范围和高帧率带来性价比优越的方案，同时利用公司开发的其它产品和技术以支持并增强图像传感器用于安防应用。

　　安森美半导体专有的双转换增益3.0微米(µm) DR-Pix™像素技术用于增强低光照性能，及将动态范围拓宽至最大105dB。DR-Pix™技术像素提供两种模式：低转换增益模式，优化用于在明亮环境下提供更大的电荷处理能力;高转换增益模式，在低光照环境下提供更高的灵敏度及更低的读取噪声。其它特性还包括全局复位释放快门模式、先进的板载统计引擎、高速可配置环境切换、自动黑电平校准(BLC)、片上锁相环(PLL)及温度传感器。

　　CMOS图像传感器

　　近年来，随着CMOS工艺技术的不断改进，CMOS传感器的应用范围也越来越广泛，包括数码相机、电脑摄像头、视频电话、手机、视频会议、智能型安保系 统、汽车倒车视像雷达、玩具，以及工业、医疗等应有尽有。实际上，CMOS图像传感器最初应用于工业图像处理;在那些旨在提高生产率、质量和生产工艺经济 性的全新自动化解决方案中，它至今仍然是至关重要的图像解决方案。

　　应用要求的不断提升，CMOS传感器的成像质量也在不断提高，安森美半导体利用其在这一领域的专利技术和丰富的经验，以创新的设计，采用标准CMOS工艺技术开发出了高性能CMOS有源像素传感器等多种产品。

　　安森美半导体最新的一款图像传感器AR0230CS是1/2.7英寸光学制式器件，带105 dB动态范围，结合业界领先的低光照功能及优异的近红外线(NIR)性能。

　　对于寻求升级现有720p因特网协议(IP)摄像机设计的安防摄像机制造商而言，AR0230CS以集成高动态范围(HDR)支持的1/2.7英寸210万像素CMOS传感器，提供高品质1080p(1920x1088分辨率)视频。这图像传感器能够以每秒60帧 (fps)的速率捕获高清(HD)1080p视频数据。它包含集成的HDR视频支持，带优化的运动补偿、高级局部色调映射(ALTM)及数字侧向溢流(digital lateral overflow, DLO)，以将运动伪像减至最少，及优化HDR色彩再现。这完整的HDR功能确保新的HDR1080p相机设计加快上市进程。此外，AR0230CS提供交错式T1/T2输出，用于使用第三方网络服务供应商(ISP) HDR支援的客户。

　　安森美半导体最近获全球视频监控市场领袖海康威视“最佳战略合作伙伴”奖的表彰，这是该企业连续第3年获这一殊荣。过去六年，安森美半导体向海康威视提供了高品质的图像传感器，用于安防摄像机，包括新的210万像素的图像传感器，它结合了业界领先的微光能力和出色的近红外性能，并提供1080p的高动态范围的视频数据。安森美半导体提供对多重终端市场的完整的一维和二维CMOS图像传感器产品，其中既有系列标准图像传感器，也有定制及专用产品。今后，安森美将继续推动高品质的图像传感器用于全球安防监控领域。

　　结束语

　　图像传感器在安防领域的技术发展趋势在很多方面来看，整体市场正迈向更低成本的方案，同时不能牺牲图像性能。而高清(HD)分辨率的使用(当前是1080p，未来可能更高)，视讯比现在是给定的，需要不断降低整体系统成本推动着摄像机设计迈向使用更小的光学格式，这导致需要更小的像素结构，以成本有效的方式来达到这些分辨率，而不影响图像性能或光灵敏度。这一整体趋势也适用于图像压缩协处理器的发展，因而也需要开发和使用较小的设计和制造节点。