CMOS圖像傳感器解決方案解決測距技術(shù)難題

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

　　目前的汽車系統(tǒng)都是通過超聲波傳感器來計(jì)算距離的，比如可以在司機(jī)倒車的時(shí)候?qū)φ系K物進(jìn)行報(bào)警。目前在開發(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)甚至是同樣的專用電腦芯片和軟件來計(jì)算距離?！?

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

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

　　探秘canesta的CMOS圖像芯片方案

　　canesta公司從1999年成立以來就一直致力于開發(fā)cmos圖像芯片，經(jīng)過7年的努力該公司終于開發(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，因?yàn)樗皇褂昧艘粋€(gè)相機(jī)，而且是基于cmos技術(shù)，這對于保持低成本來說是至關(guān)重要的。再加上使用了飛行時(shí)間式計(jì)算方法，它可以給汽車帶來各種各樣的功能?！?

　　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)紅外光源來照亮有不可見光的區(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探測器的時(shí)間。通過使用cmos芯片上的硬件裝置，機(jī)器視覺算法可以計(jì)算出該區(qū)域每一個(gè)點(diǎn)和汽車間的距離，從而輕松地給各種物體分門別類——從本質(zhì)上來說，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：“我們采用的是任何工廠都能做到的標(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)間來適應(yīng)改變的光線環(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)最大的問題——是否能在不斷變化的光線環(huán)境下給汽車帶來足夠的安全性。我認(rèn)為canesta確實(shí)意識到了這一點(diǎn)，但是要解決汽車功能上的各個(gè)問題，他們還有很多事情要做。我想，canesta可能會在2008年或者2009年推出第一款汽車3d相機(jī)?！?

　　canesta在汽車領(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，用來感測乘客的體形并控制安全氣囊?，F(xiàn)在這個(gè)功能是通過座位上的傳壓墊來實(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，卻可以給汽車帶來許多其它功能，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)對點(diǎn)探測物體深度的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硬件加速器芯片來分析并計(jì)算距離。
近來CMOS圖像傳感器受到重視的首要原因在于過去大大低于CCD的靈敏度問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)注的是美國美光科技等“新興”海外廠商在CMOS傳感器領(lǐng)域也取得了穩(wěn)步的技術(shù)進(jìn)步。

　　對于CMOS傳感器的飛速發(fā)展，海外手機(jī)廠商也起了很大的作用。過去，日本廠商是圖像傳感器的最大用戶，出于對畫質(zhì)的追求喜歡使用CCD。但海外手機(jī)廠商卻不向日本廠商那樣對畫質(zhì)過于講究。CMOS傳感器廠商就趁此商機(jī)擴(kuò)大產(chǎn)量，并以此推動了后續(xù)的技術(shù)開發(fā)。

　　一旦在靈敏度方面趕上CCD，各公司傾盡全力開發(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，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)。為此擁有壓倒性內(nèi)存生產(chǎn)能力的韓國三星電子正在快速進(jìn)行CMOS傳感器的量產(chǎn)準(zhǔn)備工作。觀察一下日漸人氣的CMOS傳感器，不免令人想起在混合信號LSI市場的推動下，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圖像傳感器勢頭正健，但競爭對手的CCD開發(fā)人員也沒有停止開發(fā)?；仡櫼幌掳雽?dǎo)體的發(fā)展史就會發(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。閃存EEPROM對MRAM，英特爾低耗電版產(chǎn)品對全美達(dá)的低耗電微處理器“Crusoe”，等等，可謂不勝枚舉。CMOS傳感器與CCD今后必將在相互競爭的過程中，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步。