CMOS圖像傳感器解決方案解決測(cè)距技術(shù)難題

　　傳感器市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到了25億美元的規(guī)模。而根據(jù)frostsullivan、自動(dòng)成像協(xié)會(huì)和piper jaffray的數(shù)據(jù)則表明，安全、工業(yè)自動(dòng)化和視頻游戲等領(lǐng)域的傳感器市場(chǎng)總額也達(dá)到了7.5億美元。

　　目前的汽車(chē)系統(tǒng)都是通過(guò)超聲波傳感器來(lái)計(jì)算距離的，比如可以在司機(jī)倒車(chē)的時(shí)候?qū)φ系K物進(jìn)行報(bào)警。目前在開(kāi)發(fā)中的更為精密且昂貴的傳感器是使用雷達(dá)和激光雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，但是世界上所有公司都在嘗試成本更低的方法——用相機(jī)來(lái)計(jì)算距離。手機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)讓數(shù)碼相機(jī)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)，這使之在成本上可以和模擬傳感器相抗衡。（caeetd編輯） abi research公司高級(jí)分析師david alexander指出：“整個(gè)行業(yè)的人都想用數(shù)碼相機(jī)代替更昂貴的超聲波、激光雷達(dá)和雷達(dá)傳感器，第一是因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)成本如此之低，第二是因?yàn)椴煌乃緳C(jī)助手功能可以使用同樣的相機(jī)甚至是同樣的專(zhuān)用電腦芯片和軟件來(lái)計(jì)算距離?！?

　　機(jī)器視覺(jué)算法和3d相機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能，包括防撞、車(chē)道偏離報(bào)警和車(chē)道保持(使你返回原車(chē)道)、后向障礙物報(bào)警、行人監(jiān)測(cè)、車(chē)距監(jiān)測(cè)（讓您的汽車(chē)和前面的車(chē)保持適當(dāng)?shù)木嚯x）、夜視、自適應(yīng)前燈調(diào)節(jié)、交通/限速標(biāo)志識(shí)別和盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)等等。

　　alexander指出：“我們已經(jīng)有了2d相機(jī)進(jìn)行車(chē)道偏離報(bào)警：能夠探視車(chē)的前方，跟定車(chē)道線(xiàn)，探視四周并識(shí)別限速標(biāo)志，監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)區(qū)域并在有車(chē)要超你的車(chē)時(shí)進(jìn)行報(bào)警。而新的功能能在撞車(chē)發(fā)生之前意識(shí)到撞車(chē)事故，估算撞車(chē)的可能性，預(yù)先加載剎車(chē)并開(kāi)啟安全氣囊?！?

　　探秘canesta的CMOS圖像芯片方案

　　canesta公司從1999年成立以來(lái)就一直致力于開(kāi)發(fā)cmos圖像芯片，經(jīng)過(guò)7年的努力該公司終于開(kāi)發(fā)成功了這種最有前景的技術(shù)。canesta公司的cmos圖像芯片能夠在硬件上通過(guò)飛行時(shí)間式同時(shí)計(jì)算出成像芯片上的每個(gè)點(diǎn)，從而感應(yīng)出汽車(chē)到每個(gè)物體之間的距離，而不像超聲波傳感器那樣只能感應(yīng)到汽車(chē)和最近物體之間的距離。

　　alexander表示：“canesta公司的方案前景一定不錯(cuò)，因?yàn)樗皇褂昧艘粋€(gè)相機(jī)，而且是基于cmos技術(shù)，這對(duì)于保持低成本來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。再加上使用了飛行時(shí)間式計(jì)算方法，它可以給汽車(chē)帶來(lái)各種各樣的功能。”

　　飛行時(shí)間(time-of-flight)式計(jì)算方法是指canesta是指使用了一個(gè)紅外光源來(lái)照亮有不可見(jiàn)光的區(qū)域，然后計(jì)量出光從發(fā)射器(在成像器后面)射到外面的物體并最終返回到cmos探測(cè)器的時(shí)間。通過(guò)使用cmos芯片上的硬件裝置，機(jī)器視覺(jué)算法可以計(jì)算出該區(qū)域每一個(gè)點(diǎn)和汽車(chē)間的距離，從而輕松地給各種物體分門(mén)別類(lèi)——從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這是準(zhǔn)確的計(jì)算，而不僅僅是感應(yīng)。

　　canesta公司總裁兼首席執(zhí)行官jim spare說(shuō)：“我們采用的是任何工廠(chǎng)都能做到的標(biāo)準(zhǔn)的0.18微米cmos制程。另外，我們的sunshield技術(shù)讓我們可以不受光照條件的影響而感測(cè)到物體的深度，而不是在中途使用一個(gè)自適應(yīng)式算法?！?

　　sunshield能感應(yīng)到每個(gè)點(diǎn)，真正同步感測(cè)每100微秒前后環(huán)境光之間的差別，而不像自適應(yīng)軟件算法那樣需要花費(fèi)幾毫秒的時(shí)間來(lái)適應(yīng)改變的光線(xiàn)環(huán)境。

　　alexander還指出：“canesta的最獨(dú)特之處之一就在于它的sunshield技術(shù)，這個(gè)技術(shù)解決了使用相機(jī)的一個(gè)最大的問(wèn)題——是否能在不斷變化的光線(xiàn)環(huán)境下給汽車(chē)帶來(lái)足夠的安全性。我認(rèn)為canesta確實(shí)意識(shí)到了這一點(diǎn)，但是要解決汽車(chē)功能上的各個(gè)問(wèn)題，他們還有很多事情要做。我想，canesta可能會(huì)在2008年或者2009年推出第一款汽車(chē)3d相機(jī)?！?

　　canesta在汽車(chē)領(lǐng)域的第一個(gè)產(chǎn)品，可能是新本田中所用的3d相機(jī)，這個(gè)相機(jī)安裝在駕駛座，用來(lái)感測(cè)乘客的體形并控制安全氣囊?，F(xiàn)在這個(gè)功能是通過(guò)座位上的傳壓墊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但使用一個(gè)cmos相機(jī)可能成本和傳壓墊一樣低，卻可以給汽車(chē)帶來(lái)許多其它功能，包括可以給出一個(gè)“防睡眠”警報(bào)——區(qū)分司機(jī)的正常眨眼和因睡眠不足而開(kāi)始閉眼兩種情況之間的區(qū)別。

　　還有其它公司也在試制能夠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)探測(cè)物體深度的cmos圖像芯片，其中值得一提的是international electronicsengineering s.a。另一個(gè)公司mob ileye則沒(méi)有使用3d成像器，而是選擇一個(gè)普通的2d相機(jī)結(jié)合其CMOS硬件加速器芯片來(lái)分析并計(jì)算距離。
近來(lái)CMOS圖像傳感器受到重視的首要原因在于過(guò)去大大低于CCD的靈敏度問(wèn)題逐步得到解決的緣故。比如，此前一直領(lǐng)先圖像傳感器技術(shù)創(chuàng)新的索尼與松下電器產(chǎn)業(yè)于2004年就發(fā)表了包括靈敏度在內(nèi)產(chǎn)品性能比過(guò)去大幅提升的CMOS傳感器技術(shù)與產(chǎn)品。進(jìn)一步值得關(guān)注的是美國(guó)美光科技等“新興”海外廠(chǎng)商在CMOS傳感器領(lǐng)域也取得了穩(wěn)步的技術(shù)進(jìn)步。

　　對(duì)于CMOS傳感器的飛速發(fā)展，海外手機(jī)廠(chǎng)商也起了很大的作用。過(guò)去，日本廠(chǎng)商是圖像傳感器的最大用戶(hù)，出于對(duì)畫(huà)質(zhì)的追求喜歡使用CCD。但海外手機(jī)廠(chǎng)商卻不向日本廠(chǎng)商那樣對(duì)畫(huà)質(zhì)過(guò)于講究。CMOS傳感器廠(chǎng)商就趁此商機(jī)擴(kuò)大產(chǎn)量，并以此推動(dòng)了后續(xù)的技術(shù)開(kāi)發(fā)。

　　一旦在靈敏度方面趕上CCD，各公司傾盡全力開(kāi)發(fā)CMOS傳感器也就不難理解了，因?yàn)榕cCCD相比，CMOS傳感器具有更好的量產(chǎn)性，而且容易實(shí)現(xiàn)包括其他邏輯電路在內(nèi)的SoC 產(chǎn)品，而這在CCD中卻很難實(shí)現(xiàn)。尤其是CMOS傳感器不像CCD那樣需要特殊的制造工藝，因此可直接使用面向DRAM等大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備也是其一大優(yōu)點(diǎn)。這樣一來(lái)，CMOS圖像傳感器就有可能形成完全不同于CCD圖像傳感器的成本結(jié)構(gòu)。為此擁有壓倒性?xún)?nèi)存生產(chǎn)能力的韓國(guó)三星電子正在快速進(jìn)行CMOS傳感器的量產(chǎn)準(zhǔn)備工作。觀(guān)察一下日漸人氣的CMOS傳感器，不免令人想起在混合信號(hào)LSI市場(chǎng)的推動(dòng)下，最近正在迅速取代GaAs技術(shù)與硅雙極技術(shù)的RF CMOS技術(shù)。

　　盡管CMOS圖像傳感器勢(shì)頭正健，但競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的CCD開(kāi)發(fā)人員也沒(méi)有停止開(kāi)發(fā)。回顧一下半導(dǎo)體的發(fā)展史就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在新技術(shù)不斷發(fā)展的刺激下，現(xiàn)有技術(shù)取得新進(jìn)步的事例并不鮮見(jiàn)。閃存EEPROM對(duì)MRAM，英特爾低耗電版產(chǎn)品對(duì)全美達(dá)的低耗電微處理器“Crusoe”，等等，可謂不勝枚舉。CMOS傳感器與CCD今后必將在相互競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步。