近年來，隨著CMOS工藝技術(shù)的不斷改進，CMOS傳感器的應用范圍也越來越廣泛，包括數(shù)碼相機、電腦攝像頭、視頻電話、手機、視頻會議、智能型安保系統(tǒng)、汽車倒車視像雷達、玩具，以及工業(yè)、醫(yī)療等應有盡有。實際上，CMOS圖像傳感器最初應用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的圖像解決方案。

安森美半導體的標準及定制CMOS圖像傳感器方案

隨著應用要求的不斷提升，CMOS傳感器的成像質(zhì)量也在不斷提高，安森美半導體利用其在這一領域的專利技術(shù)和豐富的經(jīng)驗，以創(chuàng)新的設計，采用標準CMOS工藝技術(shù)開發(fā)出了高性能CMOS有源像素傳感器等多種產(chǎn)品。

過去15年來，安森美半導體一直在為數(shù)百萬像素數(shù)碼攝影、達晶圓級的大面積傳感器、超高速傳感器、機器視覺成像、線性和二維條碼成像、醫(yī)用X射線成像、單芯片一體化攝像機，以及太空和核應用的抗輻射CMOS圖像傳感器提供行之有效的解決方案。

1)    標準圖像傳感器

新興應用需求的不斷增長為精心設計的CMOS圖像傳感器帶來了眾多商機。除此高端機器視覺應用，二維(2D)條形碼閱讀器、高端保安攝像方案以及新興的智能交通管理系統(tǒng)(ITS)的市場也在迅速擴大。安森美半導體新的VITA系列能滿足這些新市場的需求。VITA提供可配置性、靈活性和操作方便性。

圖1、VITA25K 2,500萬像素、53 fps全局快門CMOS圖像傳感器示例

VITA系列CMOS圖像傳感器采用可配置操作模式，易于操作，提供帶雙斜率讀數(shù)的流水線型和觸發(fā)式全局快門、帶相關雙采樣(CDS)的滾動快門、LVDS或CMOS輸出、10位或8位精度、多個并行窗口讀數(shù)等特性。應用范圍包括機器視覺、條形碼、智能交通管理系統(tǒng)(ITS)和運動監(jiān)測(motion monitoring)。

安森美半導體的另一個標準圖像傳感器系列是LUPA。該系列是高速CMOS圖像傳感器的深入研發(fā)和豐富經(jīng)驗的結(jié)晶。LUPA器件提供的分辨率高達2048 × 2048，幀速率最高達500 fps。這些器件的功耗低至150 mW，完全沒有光暈(Blooming)或滯后，為高度可靠、高靈敏度圖像傳感器創(chuàng)建了一個完善的基礎。LUPA系列包含LUPA 300、LUPA 1300-2、LUPA 3000和LUPA 4000。

LUPA實現(xiàn)了前所未有的靈敏度，具有百萬像素系列圖像傳感器的分辨率，其它特性包括低功耗、無光暈或圖像滯后、采用流水線式全局快門，可廣泛應用于高速機器視覺、工業(yè)成像、醫(yī)療成像、國防和運動分析等領域。

另外一個CMOS標準圖像傳感器的系列是IBIS，包括IBIS4和IBIS5圖像傳感器。IBIS4圖像傳感器的特點是圖像質(zhì)量高、三晶體管(3T)像素、滾動快門、高填充因數(shù)和用來提高動態(tài)范圍的雙斜率讀數(shù)。IBIS5 CMOS圖像傳感器進過優(yōu)化，是專門為機器視覺相機而開發(fā)的。

圖2、IBIS系列圖像傳感器

IBIS4的像素分辨率高達1,400萬，圖像質(zhì)量高，具有滾動快門和靈活的窗口和多斜率功能；IBIS5采用觸發(fā)式全局快門，操作模式靈活，具有靈活的窗口和多斜率功能。它們的應用包括機器視覺、生物測量和文檔掃描等。

安森美半導體標準系列的STAR圖像傳感器系列，是開發(fā)抗輻射CMOS像素和讀出電子產(chǎn)品過程中廣泛研究和輻照實驗的成果。這些結(jié)構(gòu)的總輻照劑量高達300 krad?？馆椛銫MOS圖像傳感器可以在輻射環(huán)境下發(fā)揮重要的作用，而普通CMOS或CCD成像無法做到這一點，而使用CRT顯像管又太昂貴、過重或體積過大。STAR系列包括三個產(chǎn)品：STAR 250、STAR 1000和HAS2，每個產(chǎn)品都有自己獨到的優(yōu)勢。

總體上講，STAR高達100萬像素分辨率，具有高抗輻射、高靈敏度、低噪聲的優(yōu)勢；可以應用在太空科學、核檢驗、星跟蹤器和太陽傳感器等方面。

2)    定制圖像傳感器

安森美半導體還提供定制和針對特定應用的CMOS圖像傳感器，通過開發(fā)具有最先進性能的產(chǎn)品，幫助合作伙伴領先于競爭對手。定制設計可根據(jù)內(nèi)部開發(fā)的參數(shù)功能塊或采用全新的方法實現(xiàn)前所未有的性能和功能。

安森美半導體的專利設計和制造技術(shù)有助于優(yōu)化關鍵參數(shù)，并與客戶的應用實現(xiàn)完美契合。像素的大小、形狀和速度、飽和度和噪聲水平、動態(tài)范圍和靈敏度、輸出和幀速率都可以根據(jù)每個客戶的需求來設定。

定制解決方案充分考慮了規(guī)格的靈活性，可實現(xiàn)最終應用的關鍵差別化，保證整個產(chǎn)品壽命期的有效性；高層次的架構(gòu)和操作靈活性可以提高性能。定制方案的應用包括高分辨率攝影、高速成像、條形碼閱讀、機器視覺、醫(yī)療成像，尤其是需要低功耗、智能傳感或抗輻射的陣列或線性傳感器解決方案的任何應用。

安森美半導體為客戶提供的典型自定義設計周期流程是客戶提出最初需求，然后由安森美半導體提出建議，再經(jīng)過預先研究、產(chǎn)品定義、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品設計審查、原型制造、裝配和功能測試、原型、性能表征、性能表征報告等過程，最后做出生產(chǎn)規(guī)劃和生產(chǎn)計劃，進行預生產(chǎn)和投產(chǎn)。

總結(jié)

安森美半導體提供對多重終端市場的完整的一維和二維CMOS圖像傳感器產(chǎn)品，其中既有系列標準圖像傳感器，也有定制及專用產(chǎn)品。標準系列包括最高像素2,500萬、提供10位或8位精度的VITA系列，能以數(shù)百萬像素分辨率提供最高500 fps幀速率的LUPA系列，提供最高1,400萬像素分辨率及高圖像質(zhì)量的IBIS系列，以及抗輻射及提供高靈敏度的STAR系列。此外，安森美半導體為客戶提供定制及專用CMOS圖像傳感器，幫助客戶以獨特產(chǎn)品及一流性能領先競爭對手。今后，數(shù)百萬像素數(shù)碼攝影及電影攝影、機器視覺、線性及二維條形碼成像、工業(yè)及醫(yī)療成像、生物測定及計算及軍事/航空市場將會有更多應用采用安森美半導體的圖像傳感器。