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算距離的，比如可以在司機倒車的時候?qū)φ系K物進行報警。目前在開發(fā)中的更為精密且昂貴的傳感器是使用雷達和激光雷達來實現(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——用相機來計算距離。手機領(lǐng)域已經(jīng)讓數(shù)碼相機實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟，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：“整個行業(yè)的人都想用數(shù)碼相機代替更昂貴的超聲波、激光雷達和雷達傳感器，第一是因為數(shù)碼相機成本如此之低，第二是因為不同的司機助手功能可以使用同樣的相機甚至是同樣的專用電腦芯片和軟件來計算距離?！?

　　機器視覺算法和3d相機能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能，包括防撞、車道偏離報警和車道保持(使你返回原車道)、后向障礙物報警、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/限速標志識別和盲點監(jiān)測等等。

　　alexander指出：“我們已經(jīng)有了2d相機進行車道偏離報警：能夠探視車的前方，跟定車道線，探視四周并識別限速標志，監(jiān)測盲點區(qū)域并在有車要超你的車時進行報警。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間式同時計算出成像芯片上的每個點，從而感應(yīng)出汽車到每個物體之間的距離，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，因為它只使用了一個相機，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間式計算方法，它可以給汽車帶來各種各樣的功能?！?

　　飛行時間(time-of-flight)式計算方法是指canesta是指使用了一個紅外光源來照亮有不可見光的區(qū)域，然后計量出光從發(fā)射器(在成像器后面)射到外面的物體并最終返回到cmos探測器的時間。通過使用cmos芯片上的硬件裝置，機器視覺算法可以計算出該區(qū)域每一個點和汽車間的距離，從而輕松地給各種物體分門別類——從本質(zhì)上來說，這是準確的計算，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準的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自適應(yīng)式算法?！?

　　sunshield能感應(yīng)到每個點，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幾毫秒的時間來適應(yīng)改變的光線環(huán)境。

　　alexander還指出：“canesta的最獨特之處之一就在于它的sunshield技術(shù)，這個技術(shù)解決了使用相機的一個最大的問題——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。我認為canesta確實意識到了這一點，但是要解決汽車功能上的各個問題，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。”

　　canesta在汽車領(lǐng)域的第一個產(chǎn)品，可能是新本田中所用的3d相機，這個相機安裝在駕駛座，用來感測乘客的體形并控制安全氣囊?，F(xiàn)在這個功能是通過座位上的傳壓墊來實現(xiàn)的，但使用一個cmos相機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“防睡眠”警報——區(qū)分司機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對點探測物體深度的cmos圖像芯片，其中值得一提的是international electronicsengineering s.a。另一個公司mob ileye則沒有使用3d成像器，而是選擇一個普通的2d相機結(jié)合其CMOS硬件加速器芯片來分析并計算距離。
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)進步。

　　對于CMOS傳感器的飛速發(fā)展，海外手機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擴大產(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，因為與CCD相比，CMOS傳感器具有更好的量產(chǎn)性，而且容易實現(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。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行CMOS傳感器的量產(chǎn)準備工作。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，不斷實現(xiàn)技術(shù)進步。