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  • 3GHz CMOS低噪声放大器优化设计

    3GHz CMOS低噪声放大器优化设计

    3GHz CMOS低噪声放大器优化设计   摘  要: 基于0.18 μm CMOS工艺,采用共源共栅源极负反馈结构,设计了一种3 GHz低噪声放大器电路。从阻抗匹配及噪声优化的角度分析了电路的性能,提出了相应的优化设计方法。仿真结果表明,该放大器具有良好的性能指标,功率增益为23.4 dB,反向传输系数为-25.9 dB,噪声系数为1.1 dB,1dB压缩点为﹣13.05 dBm。   1 引 言   现代无线通信技术不断地朝着低成本、便携式的方向发展,使得基于CMOS工艺的射频集成电路成为近年来的研究热点。在射频接收机的设计中,要想得到良好的总体系统性能,前端电路的优化设计尤为关键。而低噪声放大器(LNA)作为无线通信系统射频接收机的第一个功能模块,其噪声特性直接影响着整个接收机的灵敏度和信噪比,它必须在一定的功耗条件下,提供足够的增益、优异的噪声性能、良好的线性度和输入输出匹配。在GHz频率范围内,CMOS工艺相比其他工艺有价格低、集成度高、功耗低等优点,利用CMOS工艺来设计射频集成电路已经得到越来越广泛的应用,本文即采用CMOS工艺来实现对一种3 GHz低噪声放大器的优化设计。   在LNA的设计中,应对增益、噪声系数、输入阻抗、线性度等几个关键参数采取折衷原则进行处理[1]。T. H. Lee提出了功率约束条件下的设计规范[2],之后又有很多人对CMOS LNA的设计方法进行了研究[3-5]。本文主要从分析LNA的输入输出阻抗匹配和噪声系数的角度出发,针对每个参数的影响因素,分别提出优化的方法,然后综合考虑其他各项指标,设计出了一种性能良好的低噪声放大器,并进行了电路仿真和版图设计。   2 LNA结构   在LNA的设计中,目前广泛采用的是共源共栅源极负反馈(Cascode)结构,如图1所示。在此结构中,源极负反馈既能实现输入阻抗匹配,又能提高系统的稳定性,且具有改善LNA线性度的特点,而M1和M2组成的级联结构,既提高了电路的输出阻抗,使电路的增益有较大的提高,又能实现对电路的反向隔离[6],使得输出端和输入端互不影响,从而方便了LNA的设计。 图1 共源共栅源极负反馈结构   在上述结构的基础上加上偏置电路,并对电路结构进行优化调整,即可得到完整电路结构。本文所实现的电路结构如图2所示。 图2  LNA电路图   晶体管M1和M2构成Cascode结构,由于此结构没有考虑共源极和共栅极之间的匹配,所以在M1和M2之间加上电感Lm,可以提高两级间的匹配[7],这样不仅提高了功率增益,而且噪声系数也可以得到改善[8]。同时在M1的栅源之间并联一个电容C2,用来调节栅源之间的电容Cgs,方便与Lg和Ls一起来实现输入阻抗的匹配。   晶体管M3、M4和M1、M2共同组成共源共栅电流镜[9],作为偏置电路,且M3和M4的宽度相对应取较小的值,以减小偏置电路消耗的电流。电阻R2应取足够大以减小偏置电路带来的噪声电流,电阻R1用来调整输入晶体管M1的栅源电压和漏极电流以确定静态功耗,电容C1可以使得M2的栅极交流接电源电压。Cin与Cout均为隔直电容。   3 LNA性能优化   3.1 输入输出匹配   带源极负反馈的LNA输入端的小信号等效电路如图3所示,其中gm是M1的跨导,Cgs是M1的栅源电容Cgs1和C2并联得到的。   图3  源极负反馈结构的小信号等效电路   4 电路仿真与版图设计   仿真采用TSMC的0.18 μm CMOS工艺,仿真环境为Cadence SpectreRF,电源电压为2V。仿真结果如图5所示。   从图5(a)可以看出,所设计低噪声放大器的功率增益在3 GHz处达到了23.4 dB,很好地满足了功率增益的要求。图5(b)中,输入反射系数S11达到-25.9 dB,显示了良好的输入阻抗匹配。图5(c)表明,经过噪声优化,电路的噪声系数只有1.1 dB,而图5(d)中的1dB压缩点为﹣13.05 dBm,说明该低噪声放大器具有良好的线性度。   利用0.18 μm CMOS工艺模型,用cadence virtuoso软件对LNA进行版图设计,如图6所示,版图尺寸为0.485 mm × 0.395 mm。   5 结 论   本文通过对共源共栅结构的分析,从阻抗匹配、噪声系数和线性度的角度对电路的性能进行优化,设计出了一种3 GHz的低噪声放大器。在0.18 μm CMOS工艺下,利用Cadence SpectreRF软件对电路进行了仿真,结果显示,LNA的功率增益、阻抗匹配、噪声系数和线性度等参数都达到了良好的性能。最后对LNA进行了版图设计。   本文作者创新点:在分析共源共栅结构的基础上改进了LNA的电路结构,提出了在共源共栅结构之间加电感以改善噪声系数和并联电容以增加输入阻抗匹配的方法,对低噪声放大器的设计具有一定的参考价值。

    时间:2020-09-10 关键词: cmos 3ghz

  • 基于单片CMOS的汽车电子调节器设计

    基于单片CMOS的汽车电子调节器设计

     引言    在当前汽车电子化程度已成为国际上衡量汽车先进水平的重要标准的前提下,各国都竟相发展这一行业,不断应用高新技术,提高汽车电气化性能,以求获得更大的市场。正是在这样的环境下刺激和推动了汽车电子这一行业不断向前发展。    众所周知,稳定性差和寿命短是目前汽车电压调节器的通病,调节器的不稳定会导致发电机输出电压的不稳定,从而使整车用电设备的电源电压存在很大的波动,这对整车电路的正常工作是不利的,同时也会降低用电没备的寿命。调节器的寿命短不仅会带来经济负担,对发电机输出电压的稳定也是不利的。    将电压调节器设计成单片CMOS集成电路,从而减小了调节器的体积,使其可以和交流发电机制作在一起。这样既提升了调节器的稳定性,提高了整车供电质量,有效延长了汽车电子设备的使用寿命,又适应了当前汽车交流发电机体积小而输出功率大的发展趋势。同时该设计还适应了当前调节器“高性能、多功能、大功率、长寿命”的追求目标。1 电路原理与结构    汽车电子调节器的原理框图如图1所示。     当汽车启动加入输入电压后,基准电压源产生基准电压提供给内部电路使用;误差放大器接收输出电压信号;过流保护电路取样功率管的输出电流;热保护电路检查电路的温度;误差放大、过流安全区保护和过热保护电路共同送入功率管,当其中只要有一种异常现象出现,调整管将关断,起到调整电压和保护作用。2 电路设计2.1 前端基准源    该设计的芯片电路中的前端基准电压源是为了提供一个对电源电压和温度而言都很稳定的基准电压给后续的差分比较电路,再由差分比较电路将其与取样自发电机输出的电压进行比较来控制发电机的输出,其电路如图2所示。图2中M1,M2,M5组成镜像电流源,使流过三管的电流相等,均为I;M3,M4组成电压钳制电路,使A,B两点的电压保持一致。镜像电流源和电压钳制电路一起组成一个PTAT源,用它的正温度系数去补偿P-N结的负温度系数,从而得到基本上不随温度变化的基准电压。 2.2 差分比较电路    差分比较级电路的功能是将来自前端基准电压源的基准电压和发电机的取样电压进行比较。当发电机输出电压低于14 V时,励磁电流调整管正常工作,流过发电机转子绕组的励磁电流迅速上升,发电机输出电压也迅速升高。当发电机输出电压达到14 V时,使差分输出电压足以驱动后续控制电路控制励磁电流调整管栅极接地,将其栅极电流分走,降低了发电机动子绕组的励磁电流,从而降低了发电机输出电压,达到电压调节功能。其电路如图3所示。 2.3 发电机输出电压取样电路    汽车调节器的功能是调节发电机的输出电压,将其控制在某一值附近。既然要控制发电机的输出电压,就需要取样发电机的输出。电子调节器的电压取样方式有两种,即取样发电机的输出电压和取样蓄电池的电压。在分离器件调节器中大多采用双取样法,在本设计中前端基准电压源已提供了一个精确的比较电压,所以取样交流发电机输出电压即可。取样电路如图4所示。图4中电阻R5,R6和M13组成节能电路,当汽车停止工作时,这部分电路切断调节器电路与蓄电池的连接,避免了蓄电池电量的流失。 2.4 温度保护电路    功率器件处理的是高压和大电流,高压和大电流会引起器件温度的升高,当温度高到一定程度时器件会因过热而损坏,所以在含有功率器件的集成电路中要设计过热保护电路对其进行温度保护。功率管的温度保护电路如图5所示。由于MOS器件的温度特性较好,其参数(主要是阈值电压)随温度的变化都很小,所以这部分电路采用PNP管实现。电路中将Q5管的B,C极相连构成一个P-N结,对功率管的温度进行检测,当功率管的温度达到极限温度(此处取150℃)时通过该P-N结电压控制NMOS管M15(此管也是作开关管使用)导通,分走功率管栅极的输入电流,使流过功率管的电流降低,从而降低功率管的温度,达到对功率管的过热保护作用。 2.5 过流、过压保护    调节器中功率管的过流、过压保护电路如图6所示。图6中M17管为励磁电流调整管(即大功率管),电阻R9和M16组成过流保护电路,电阻R14稳压管DZ2和M16管组成对功率管的过压保护电路,其中M16和M14管一样也是作开关管使用。 3 整体电路及仿真3.1 电路整合    根据以上对该调节器芯片各部分的设计,将它们组合在一起就是要设计的调节器整体电路,如图7所示。 3.2 功能验证    模拟验证波形如图8所示,其中横坐标是发电机输出电压,纵坐标是励磁调节管基极电压的变化。图8(a)为固定温度下验证波形,图8(b)为全温度下验证波形。     由图8可见,当发电机输出端电压未达到调节电压时,调节器基极电位接近零电位,此时调整管截止。由图8(b)可得,调节器在不同的工作温度下,调节器仍能获得良好的调节性能。4 结语    提出一种单片式CMOS汽车电子调节器,该芯片主要是通过控制调整管的导通与截止来调整发电机励磁线圈中电流的大小,进而稳定输出端电压。用该芯片构成的汽车发电系统具有可靠性高,外围元件数目少,成本低,使用方便等特点,对于打破国外对汽车电子核心技术的垄断具有重要意义。

    时间:2020-09-10 关键词: cmos

  • 基于FPGA的图像传感器驱动设计

    基于FPGA的图像传感器驱动设计

    汽车在给人们生活带来便利的同时也带来了交通事故。其中超速行驶是造成交通事故的重要隐患之一。据研究表明,目前针对车辆超速行驶情况的道路抓拍系统中所使用的图像传感器大多为小面阵器件,普遍为100万~200万像素,从而导致抓拍图像的像素比较低、能够同时抓拍的车道数较少等等问题。面对这一系列问题,大面阵的图像传感器便逐渐成了人们关注的热点。在设计过程中,分析了具有500万像素的CMOS图像传感器MT9P401的工作模式,选用QuartusⅡ做为开发工具,使用Verilog HDL语言对驱动电路设计方案进行了硬件描述,并对所设计的驱动时序进行仿真和验证。 1 MT9P401图像传感器介绍 1.1 主要特点     MT9P401是Micron公司的一款具有500万像素的CMOS图像传感器。该芯片的主要特点有:图像分辨率为2 592 H&TImes;1 944 V,像元尺寸为5.7 mm&TImes;4.28 mm,最大传输速率为96 Mb/s,相应的采样速率为14 f/s,动态范围为70.1 dB。     MT9P401图像传感器将像素矩阵、串行接口、阵列控制器、A/D转换电路等集成在一起。当MT9P401的像素矩阵受到光照时,由于光电效应使光信号转变为电信号,由此产生的模拟信号传送至内部A/D转换器,输出相应的数字信号。控制像素矩阵的信号由矩阵控制器产生,矩阵控制器通过串行接口操作。 1.2 电子曝光方式     MT9P401图像传感器有两种电子曝光方式,分别对应两种不同的快门模式。     (1)电子卷帘快门(Electronic Rolling Shutter):对任一像素,在曝光开始时将其清零,等待曝光时间过后,将信号值读出。数据的读出是串行的,所以清零、曝光、读出也只能逐行顺序进行,通常是从上至下,和机械的焦平面快门非常像。此曝光方式的特点是每个像素曝光时长相同,但曝光时间点不同。     (2)全局快门(Global Shutter/Snapshot Shutter):每个像素点增加了采样保持单元,在指定时间内对数据进行采样,然后顺序读出,这样虽然后读出的像素仍然进行曝光,但存储在采样保持单元中的数据却并未改变。因图像的积分时间相等,所以每个像素点在同一瞬间曝光。此曝光方式的特点是能同时复位所有像素,但曝光时长不同,可用机械快门实现同时结束曝光。 1.3 像素数据读出时序分析     MT9P401图像传感器共有256个内部寄存器,内部寄存器的设置决定了MT9P401的工作状态。MT9P401与外部控制器的通信依靠I2C总线[1],在I2C总线协议下输出每一帧图像数据。默认情况下,MT9P401的像素时钟与外部输入时钟同步,MT9P401一帧图像的像素包括1 944行和2 592列,每经过一个像素时钟周期,都有一个12 bit的像素数据通过数据输出引脚输出,帧有效信号(Frame_Valid)的周期为70 ms,行有效信号(Line_Valid)的周期为35 μs。当帧有效信号(Frame_Valid)和行有效信号(Line_Valid)均为高电平时,输出像素数据。当帧有效信号(Frame_Valid)为低电平时,出现垂直消隐。当行有效信号(Line_Valid)为低电平时,出现水平消隐。像素数据读出时序如图1所示。  2 电路设计 2.1 电路硬件设计     电路硬件由电源模块、时钟模块、CMOS图像传感器与FPGA通信模块构成。     (1)电源模块     CMOS图像传感器部分按照MT9P401数据手册上的要求应提供5种电源,分别为:+1.8 V的数字电源VDD、+2.8 V的IO口驱动电源VDDIO、+2.8 V的模拟电源VAA、+2.8 V的成像核心电源VDDPIX、+2.8 V的锁相环电源VDDPLL。FPGA部分按照EP2C8T144C8数据手册要求提供3种电源,分别为+1.2 V的数字电源VDD、+3.3 V的IO口驱动电源VDDIO、+1.2 V的模拟电源VAA。     由于CMOS图像传感器的供电电源需要有较高的纹波抑制和噪声,同时输出压降要低,结合设计低成本、低功耗等因素,在电源部分选择TI公司的单端输出LDO[2](TPS77001、TPS79003)作为供电模块。LDO的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。LDO是一个降压型的DC/DC转换器,因此Vin>Vout,它的工作效率可以用式(1)表示:        LDO的工作效率一般在60%~75%之间,产生的静态电流较小。     (2)时钟模块     时钟是整个电路中最重要、最特殊的信号,电路中各器件的动作基本在时钟的跳变沿上进行,这就对系统时钟信号的时延差要求非常小,否则容易造成时序逻辑状态的错误。因而在电路设计中保持时钟信号的稳定性有着非常重要的意义。在本设计中,FPGA的控制时钟由外部50 MHz的有源晶振提供。为了防止振荡器干扰电源,在有源晶振旁加上104去耦电容。CMOS图像传感器的外部输入时钟EXTCLK需要100 MHz,其由FPGA中的PLL[3]倍频得到。     (3)CMOS图像传感器与FPGA通信模块     MT9P401图像传感器的内部寄存器决定了图像传感器的工作状态,在图像传感器复位后,需要对这些内部寄存器进行配置,从而需要选用合理的外部控制器对其内部寄存器进行相关读写操作。本设计选用Altera公司生产的EP2C8T144C8作为MT9P401图像传感器的外部控制器,其有足够的逻辑容量、PLL和I/O数量。通过EP2C8T144C8对MT9P401的内部寄存器进行设置,配置方式采用串行模式,通信协议采用I2C总线传输协议,从而驱动出MT9P401的帧有效信号(Frame_Valid)和行有效信号(Line_Valid)。     除此之外,考虑到数字系统设计中的信号完整性(Signal Integrity,SI)、电源完整性(Power Integrity,PI)和电磁完整性(ElectromagneTIc Integrity,EMI),在PCB板布线过程中尽量避免过孔,采用差分对设计走线,增加PCB电源/地平面的层数,等等,使设计整体的性能达到最优状态。

    时间:2020-09-09 关键词: FPGA 图像传感器 mt9p401 cmos

  • 利用CMOS功率放大器优化单芯片手机方案

      伦敦研究公司Strategy AnalyTIcs发布数据显示,今年一季度三星电子超越诺基亚,首次成为世界最大的手机生产商。   数据显示,第一季度三星电子手机发货量较上年同期增长36%。由于Galaxy手机需求强劲,三星电子当季智能手机发货量增长超过两倍。   第一季度三星电子全球手机发货量达到9350万部,高于上年同期的6890万部,占据了全球四分之一的市场份额。   而诺基亚当季手机发货量下滑24%,市场份额滑至22.5%。

    时间:2020-09-08 关键词: 功率放大器 单芯片手机 cmos

  • 台湾生医科技领域研发硕果丰存

      美国能源局LED小组目前正在制定一套新的LED照明事实准则,叙述标准LED的性能特征以协助消费者和设计师清楚分辨传统灯具和LED灯具的差别。   能源局为了提高LED照明事实标签上数据的可靠性,所以希望能重新测试产品。但是最后却为了避免半导体照明制造商昂贵的测试费用而决定延迟公布新的规定。   之前在美国匹兹堡的半导体照明市场研讨会上就谈论过了能源局计划调整LED照明事实方案的准则。调整的内容包括一年后将重新测试任何改装过的灯具,及不定时抽检某些产品以维持产品品质。(制造商将承担这些检查费用) 然而,业界反应重新测试半导体照明灯具的费用过高,所以能源局将重新考虑调整的细节,并找出其他既能降低测试用费又能提高LED产品数据标签可靠性的替代方法。   能源局也表示LED照明事实方案会与半导体照明性能测试做结合。两项测试都会维持原本的功能性,但是数据将会结合成一个单一的门户,供个别产品评估之用。

    时间:2020-09-07 关键词: 医疗设备 监测仪 医疗市场 扫描镜 cmos

  • 低频治疗仪(KPM-01型)工作原理

      大部分车主都选择外去度假,娱乐旅游,GPS导航仪为有车主,带来了方便,让路畅游无阻。此段节假日过后,车主们更多的期盼是春节到来,这又是一次自驾游的好机会。因此为五一的到来,GPS导航仪将成为有车一族热门的汽车用品。了解汽车汽车导航仪为我们选购好的GPS导航仪得修一门功课。这些年来,自驾车回家过年的人是越来越多,无论是开车回家过年还是自驾车旅游都是很惬意的事儿,不但能避开客车、火车的拥挤,沿途还可以自由停留。但是,开车旅游一般都路途较远,甚至要披星戴月,如果不小心南辕北辙迷了路,就有些得不偿失,扫了过年的兴致了。不过,如果能在车里配备汽车导航仪系统的话,能让我们的旅途变得更加轻松、省心。对于汽车导航仪系统,相信海内的大多数有车族应该不会太陌生,它通过接收卫星信号,配合电子地图数据,使驾车者随时掌握自己所在的方位信息。但市场中名目众多的车载GPS导航品牌却让消费者雾里看花,笔者给大家总结了一些选购GPS的的技巧。   在GPS导航硬件越来越同质化的今天,导航软件已经成为决定一款GPS导航仪好坏的重要因素。导航软件首先要看的就是地图,海内取得导航汽车电子地图资质的有8家企业,其中车载导航使用最多的是凯立德、四维、道道通、灵图等,每个地图厂家都有各自的优势和缺点,消费者最好能够通过试用来判断。这一招我们就叫:软件选择要试用市场上的GPS品牌粗略估算至少有100多个品牌,如果要一一比较,那真是一场浩大的工程,最简朴的方法就是认名牌,顺便还可弘扬一下国人的品牌消费意识。品牌产品不仅质量上有保证,一般还会提供1年时间的免费地图升级服务,后期地图升级服务也有足够保障。对于抠门的人来讲,不要过于忧心买名牌就是挨宰,GPS市场经过这几年的洗礼,利润空间已基本降到合理点。这一招我们就叫:品牌筛选做减法。现在的GPS导航仪的功能真是一体化,但选购者应该注意,既然名称叫做“GPS导航仪”,那么它的主要功能也不用多说了,主要集中在导航功能,至于什么MP3、蓝牙免提、电子狗等功能,真是迷乱了消费者双眼,选购得注意了。别因小失大。

    时间:2020-09-07 关键词: 集成电路 医疗设备 治疗仪 家庭保健 cmos

  • Atmel针对工业机器视觉应用推出快速CMOS相机

      Atmel公司面近日推出新的ATMOS系列面扫描(Area-scan)CMOS相机,主要面向工业机器视觉应用。推出的ATMOS 2M30和ATMOS 2M60均为快速CMOS面扫描相机,可工作在8、10、12位模式下,并具有良好的动态范围。   ATMOS 2M30和ATMOS 2M60采用250万像素的CMOS传感器,在最大速度下仍具有高灵敏度和高质量的特性。其ROI区域可使用户实现无限的分辨率并增加帧频,如 2M60(2M30为半速)具有2.5M像素下48fps全分辨率、2M像素下60fps以及VGA模式下160fps的帧频。此外ATMOS 2M30和ATMOS 2M60相机还具有电子快门和相机连接接口,可用于从模拟到数字模式的升级。   该两款ATMOS相机均采用带C形安装适配器44平方厘米截面设计,据称是目前市场上最小的截面尺寸。其性能、多功能及结构的适应性为OEM商和集成商提供了节约系统空间的优化解决方案。同时该产品可实现远程上传并提供多种配置。   ATMOS 2M30与ATMOS 2M60现已试产,2006年4月可实现量产,批量100件以上单价分别为2,500美元和3,000美元(仅供参考)。

    时间:2020-09-07 关键词: Atmel 工业机器视觉 cmos

  • 平板、汽车应用加温,CMOS传感器需求涨不停

      据外国媒体报道,外科机器人可用于远程麻醉。研究人员进行了一系列的模拟研究来评价外科机器人辅助区域麻醉程操作的可行性。模拟试验使用了现有的外科机器人——达芬奇系统。由四个机器人手臂和高清立体相机组成,可用来执行各种类型的机器人辅助外科手术。   这个过程并不在真正的患者身上进行,而是使用超声“人体模型”模拟麻醉师超声引导下的操作。麻醉师是在手术室里,但却远离机器手臂和模拟“病人”,使用达芬奇系统操作员控制台执行操作。   在开始放置超声探头后,麻醉师能够成功进行模拟神经阻滞过程,包括识别神经结构,捡起针和定位目标神经、最终完成注射。然后,外科机器人用来尝试技术更为先进的区域麻醉:放置神经周围性导管达到持续神经阻滞。虽然一部分步骤必须手工完成,大部分复杂的导管放置过程可通过达芬奇系统成功完成。在执行模拟操作的过程中,有一些重要的限制,包括一些步骤必须手工完成,达芬奇系统数百万美元的价格是另一个临床应用障碍。然而,“模拟试验证明,利用现有的临床设备进行机器人辅助的区域麻醉是可行的”,TIghe博士与其同事写道。需要进一步的研究促进这一概念的发展,包括“优化机器人与其他神经阻滞设备接口”等相关研究。   将来,机器人技术可以用来进行远距离的“远程麻醉”操作。“现在熟练的区域麻醉医师非常少,不能满足需求,”麻醉和疼痛总编辑、哥伦比亚大学Steven L. Shafer博士评价道。“这项技术还处于初级阶段。如果将来的研究表明是切实可行的,一个训练有素的麻醉医师可在一天内为世界范围内的数十个病人提供专业化的神经阻滞。仍然会有麻醉医师照顾病人的需求,需处理各种并发症,一旦麻醉失败提供备用麻醉方案。”

    时间:2020-09-07 关键词: 汽车电子 传感器 平板电脑 cmos

  • 联发科携手豪威首推全球最新影像合成芯片

    联发科携手豪威首推全球最新影像合成芯片

      智能手机照相功能推陈出新,晶片大厂联发科昨宣布与豪威(OmniVision)合作推出最新的双核和四核智能手机参考设计,支援画中画、影中影功能,可将前、后置镜头拍摄的影像完美结合,为目前全球首款具备该合成功能的芯片。   支援影中影功能   联发科无线通讯事业部总经理朱尚祖表示:“联发科加速整合CMOS影像传感器相关技术的研发,会在最新的双核和四核智能手机中,加入画中画、影中影(Video-in-Video)相机功能,敏锐捕捉市场需求。”   朱尚祖指出,消费者只需求启动此功能,即可自动将前、后置镜头所拍摄的影像巧妙重叠,还可以自由调整剪影的大小,尽情发挥创意,创造个性化图片,或运用此项功能强化视频通话,不仅能提高前置镜头的使用率,同时打造趣味横生的用户体验。   联发科财务长顾大为表示,豪威一直是联发科关系密切的合作伙伴,已多次在手机镜头设计推出多款新产品,而这次将前、后置镜头整合的“画中画、影中影”技术,更是抢先全球厂商推出。   联发科近期在手机和平板电脑动作频频,除了与豪威推出新的拍照合成技术外,还与宏碁合作,跨足入门级平板电脑市场,抢进中低阶平板商机;另外,日前还发表了全球首款内建3个SWP(Single Wire Protocol,单线连接协议)架构的近距离无线通讯芯片MT6605,显见技术领先地位。   下季营运估回温   不过,联发科去年12月因为客户库存调整,营收月减逾1成,导致第4季未达财测目标。今年第1季因为进入传统淡季、工作天期缩减,且库存调整尚未结束,外资预估,单季营收季减约15%左右,预料第2季营运才会止稳回温。   顾大为表示,联发科将在2月4日召开法说会,公布去年第4季财报和今年第1季营运展望,目前不便对外评论营运状况。

    时间:2020-09-06 关键词: 传感器 影像传感器 视音频芯片 cmos

  • 医疗图像传感器将给哪些成像设备带来长足发展?

    医疗图像传感器将给哪些成像设备带来长足发展?

      核心提示:预计到2017年,医用图像传感器(成像仪)的市场规模将超过1亿美元,出货量将达到500万个。这些出货量将使得图像传感器给X光机市场、3D成像、内窥镜等领域带来长足的发展。   医用图像传感器(成像仪)的需求以9%的年增长率稳定增长,到2017年市场规模将超过1亿美元。出现高增长的原因是发达国家的老龄化推高了医疗需求以及新兴地区越来越富裕。医用图像传感器的出货量如果一直保持23%的增长率,到2017年将达到500万个。这些出货量将由面向内窥镜领域以及胶囊内镜和一次性内窥镜等新领域的低成本图像传感器贡献。   在X光机市场上,图像传感器将由非晶硅转向CMOS   在医疗和生物用图像传感器市场上,X光机使用的大尺寸传感器占了大部分份额,在该领域的收益中占到90%。   非晶硅技术适合以低辐射剂量进行大面积体表照射。但由于像素尺寸最小为100μm左右,因此分辨率不足以用于乳腺X光机等用途。另外,读取速度也有限,因此处理性能达不到手术中的萤光透视等实时摄像要求的水平。   而随着CMOS处理器的成本不断下降,使用CMOS处理器的超薄平板探测器开始抢占非晶硅平板探测器的份额。CMOS超薄平板可以提高乳腺X光机的分辨率,可高速拍摄手术影像。不过,目前以高成品率制造出晶圆大小的传感器并加工成15~20cm左右的平板还很难,成本也很高。虽然CMOS实现增长,但 CCD需求并未像当初预期的那样大幅下滑。因为在医疗领域,CCD已积累了非常丰富的知识和经验。   在牙科用X光机市场上,用于从口腔内侧给1~2颗牙拍摄X光片的小型CMOS传感器在欧洲已达到实用水平,在美国也在推广。而在从口腔外侧拍摄全景X光片的X光机领域,今后仍将以CCD为主。   单一光子检测掀起癌症治疗革命   由于照到CMOS传感器上的单一光子能量已经能够测量出来,现在完全可以处理光子所穿透的体组织的信息了。如果癌的实际尺寸和扩散程度能够准确拍成图像,这将掀起一场癌症治疗革命。由于每个像素都使用晶体管,采用非常高速的运算能力,因此需要复杂的电子技术。为了大量转换单一X射线光子的波长,需要在 CMOS芯片上安装CdTe光导晶圆以代替现在使用的IC上的闪烁薄膜。所以,可能每个像素都必须有用于连接的突起。

    时间:2020-09-04 关键词: 图像传感器 成像仪 内窥镜 成像设备 CCD cmos

  • CMOS RF打通物联网1美元节点通道

    CMOS RF打通物联网1美元节点通道

      无线互联市场正承载着物联网的东风呈现爆炸式的增长。据悉,到2017年,WiFi产品的年度预计出货可望达30亿,而物联网在2020年的年度出货预计为500亿。与此同时,为推动物联网设备的进一步普及,业界正在积极研发成本低至1美元的物联网传感器节点,而这也意味着传统的GaAs或SiGe材料几乎难有任何利润空间,对此,RF厂商正酝酿以CMOS芯片代替传统的解决方案,达到缩减生产成本,迎合物联网大潮的目的。   无线传感器节点对于物联网来说,是实现设备互联的必要“通道”,因此相关业者对于其中RF芯片的成本格外地重视。尽管目前砷化镓(GaAs)RF芯片仍是市场主流,出货量所占比例高达九成,但是随着RF成本压力的递增,未来以CMOS为首的低成本低功耗高性能RF方案将成为物联网市场的“新宠”。      RFaxis全球销售副总裁Raymond Biagan表示,RFeIC技术可为众多以无线通信作为主要平台的应用领域提供支持,主要包括宽带、移动设备和物联网。   而RFaxis公司的纯CMOS芯片则在封装规格、性能和成本等各方面都具备了诱人的前景。自2008年成立以来,致力于新一代无线互联和移动网络射频解决方案的无晶圆半导体厂商RFaxis,一直坚持采用CMOS技术来实现RF芯片的解决方案,凭借独具创新特色的CMOS RFeIC架构以及完整的产品链条,RFaxis获得了包括高通在内的众多物联网设备供应商的广泛认可。   Biagan指出,传统的GaAs材料因为提炼难度高,导致在生产和设计方面成本居高不下,而CMOS所来源的硅材料由于广泛存在于泥土沙石中,拥有大规模生产的可能,因此在价格上具有先天优势。以RFaxis的纯CMOS芯片为例,在性能足以媲美GaAs产品的前提下,能够降低一半以上的制造和测试成本。 RFaxis 纯CMOS RF方案与竞争对手的GaAs和BiCMOS方案相比,在更小封装尺寸,更低功耗和高性能上表现出色。   此外,CMOS 材料在驱动和运作RF芯片的功耗方面也占尽优势。GaAs和SiGe RF芯片基于制程和材料特性,至少要导通2.6V的电压才能驱动,并须供应3.3或5V电压才能持续运作;相较之下,CMOS仅需1.2V驱动电压和2.4V运作电压,在系统电流相等的前提下,省电效益高达 30~40%,极大地提升了RF芯片的传输效率和线性度。   在整合度上,CMOS RF芯片同样完成了颠覆性的创举。过去,射频前端模组是由增加传输距离的概率放大器,优化接收灵敏度的低噪声放大器和天线开关等多个分立电路拼接而成,而RFaxis的RFeIC架构能够将这些关键性的功能器件纳入一个纯CMOS单芯片中,为工程师争取更多的设计空间,以达到物联网设备对于RF芯片的小尺寸要求。      RFaxis的RFeIC产品涵盖2.4 GHz到5 GHz频段,可支援各类无线标准,包括Bluetooth、Zigbee、WLAN、802.11n/MIMO、WiMAX、WHD以及多种行动通讯标准。   现在看来,CMOS RF芯片的确拥有众多GaAs和SiGe所无法比拟的优势,RFaxis以其独到的眼光和毫不动摇的毅力坚持走在了这条路上,并且走到了业界的最前端。“RFaxis并不满足于此。”Biagan强调,“我们正在积极推广CMOS RFeIC解决方案于全球市场的覆盖率,为此,我们将与亚太区第一大电子元器件分销商世平集团合作;另一方面,RFaxis也将在台北增设FAE实验室,为亚太区的广大设计群体实现低成本物联网应用解决方案提供更加及时高效的支持。”   Biagan还透露,RFaxis将于2014年第四季度推出采用纳米技术的射频前端系列产品——Nucleus,初始设备Nucleus 45是一款采用40纳米CMOS制程的5GHz 802.11ac射频前端积体电路。RFaxis还将计划推出下一代的Nucleus 2系列产品,从而提供从40纳米向28纳米制程节点的无缝迁移。  

    时间:2020-09-01 关键词: 物联网 wsn rf cmos

  • 机器视觉在医疗器械行业缺陷检测的应用

      众所周知,科技的进步速度总是指数级的水平,但是有些时候,其发展演进其实就在我们眼皮底下,只是我们没有注意到而已。   2015年当中,诸如人工智能、机器人、增强现实、物联网和3D打印等领域的新技术和创新随时都可能让市场大吃一惊,而且彻底改变我们的社会生活。   这些技术其实已经在集成进入我们的社会,改变着我们驾车、管理家庭、工作、通信和消费的方式了。不过,更进一步的创新还将大大强化这一趋势,而这正是非常值得我们在新一年当中密切关注的。   物联网   物联网在2014年最终成为了大家街谈巷议的焦点,这应该感谢谷歌(GOOG),该公司32亿美元收购智能室温调节器制造商Nest Labs的交易让物联网正式进入了主流视野。   科技咨询公司ReTIcle Research的首席分析师鲁宾(Ross Rubin)表示,尽管AT&T Inc。(T)和Vivint Solar Inc。(VSLR)等公司的托管式全住宅一体自动化产品依然有相当市场,但是各种单独的智能产品很可能会潮水一般涌入市场——就像一大堆高度复杂的拼图碎片,等待着我们将其集成起来。   “智能家居将是一片一片拼起来的。”他解释道,“门铃、温度调节器和照明等都将逐步成为手机的附件。”   近况欠佳的手机公司黑莓(BBRY)最近宣布,他们打算在1月第一周于拉斯维加斯举行的消费电子大展上展示自己的物联网计划,希望在传统的黑莓[微博]产品之外开拓出新的业务领域。   汽车电子与无人驾驶技术   与物联网相伴,汽车电子技术也在不断发展,而下一个阶段性的目标,显然就是彻底实现无人驾驶。明年,汽车厂商还将持续消化吸收,将各种新的技术集成到自己的产品当中,尤其是呈现在仪表盘上。   SynapTIcs Inc。(SYNA)是这领域的关键玩家之一。这家芯片制造商的首席执行官伯格曼(Rick Bergman)对MarketWatch表示,移动市场将是SynapTIcs的“下一个重大成长领域”。他介绍道,近期还有很多领域将进行界面的改善,比如将传统的仪表盘升级为先进的触屏。最后,该公司希望将自己的指纹识别技术引入到汽车当中,用于身份认证,确保安全。   咨询公司Endpoint Technologies的创始人凯伊(Roger Kay)想象的未来世界当中,一部汽车的各车窗都是360度屏幕,让人们可以在路上看电影,而汽车自主驾驶,带着他们前往目的地。在新泽西的路口堵车了?没关系,让车窗屏幕带你去到瑞士阿尔卑斯山,清凉败火,或者是让它播放一部流媒体影片,因为你的车肯定是有自己的宽带的。当然,这肯定不会是一两天的事情,凯伊估计需要十年或更长的时间。   “汽车行业的动作确实不快。”凯伊强调,“但是,他们每一年都在逐渐接近正确的目标。”   谷歌[微博]日前宣布,他们已经制造完成了一部功能完备的无人驾驶汽车,将在明年年初驶上硅谷的街头。当然,无人驾驶汽车真正进入我们的日常生活,还有一系列的法律障碍需要清除。   可穿戴设备   谷歌在高科技的各条战线都能够掀起风浪,2012年,正是他们发布的谷歌眼镜让可穿戴市场开始逐渐成形,之后,来自各方面的玩家逐步加入进来,让市场呈现出百花齐放的态势。今天,高科技健康手环如FitBit等,都在持续获得那些希望密切追踪自己卡路里消耗情况的消费者的青睐,但是苹果(AAPL)和索尼(SNE)等公司还远远不满足于此,他们希望能够在2015年掀起更强大的可穿戴设备潮流。   鲁宾预言道:“伴随苹果手表和其他玩家的优秀产品入场,我们将看到可穿戴设备的强势成长。”   明年上半年,万众期待的苹果手表就将来到市场上了。结果会怎样?是发生又一次科技起飞(毕竟这是苹果),还是消费者发现,智能手表其实根本不是他们需要的解决方案?真是让人感兴趣。只是,三星[微博]的Galaxy Gear确实是遇到了滑铁卢。   增强现实   增强现实是一种能够通过视觉图像来将虚拟环境结合到现实环境当中来的技术,一直在持续吸引开发者的兴趣。2015年,这种技术将迎来广泛商业化应用的机会。   英特尔(INTC)和谷歌日前达成了协议,下一代谷歌眼镜的“大脑”将不再是来自德州仪器(TXN)的芯片,而是换成英特尔[微博]的产品。两家公司宣布,他们计划将谷歌眼镜推广到企业市场,比如医院网络和制造商等处。谷歌还联络了众多的开发者团队,希望后者拿出适合工作用途的应用程序。增强现实技术也可以用于训练,比如模拟紧急状况、太空环境或者飞行环境等。   在下个月的消费电子产品大展上,索尼预计会推出一款类似谷歌眼镜的头部佩戴产品,可以附着在人们的普通眼镜上,将有机发光二极管图像、视频或者文字呈现在使用者眼前。据报道称,索尼计划在2015年开始大规模生产这种智能产品。   虚拟现实   FacebookInc。(FB)的扎克伯格(Mark Zuckerberg)今年也加入了虚拟现实技术粉丝的队伍,开始假想在未来的某一天,人们可以完全摆脱物质世界,而彻底进入数字次元。   Facebook今年3月间斥资20亿美元收购了虚拟现实头盔公司Oculus,认定虚拟现实将是通信和娱乐未来的大势所趋。扎克伯格更相信,虚拟现实有朝一日将彻底超越娱乐的层面,比如学生可以在虚拟教室当中上课,医生甚至可以在复杂的传感器的帮助之下,利用虚拟现实技术进行会诊。   与此同时,索尼、谷歌和三星等都表现出了自己的兴趣,想要和好莱坞携手,让虚拟现实真正成为现实。New Deal Studios和其他一些专业工作室最近都已经在着手开发为虚拟现实头盔设计的360度电影了。   3D打印   2015年当中,在现实世界当中按需打印物体将变得更为容易,而且得到更广泛的应用。就在不久前,一位宇航员在国际太空站用3D打印技术打印出了一把管钳,这应该视为一个重大的进展,标志着我们向着成本更加低廉,更加节省时间的太空制造业迈出的重要一步。   这部可以在失重状态下运作的3D打印机出自一家叫做“太空制造”(Made in Space)的公司之手,该公司还计划于明年推出更大型的商用打印机。欧洲空间局也表示,他们正计划在明年推出自己的3D打印机。   3D打印机制造商们正在不断获得值得赞美的重大进步,推出更快速、更小型和更经济的产品,打印从食品到器官的各种东西,彻底改变着我们这个世界。   移动   当然,2015年各种可能的趋势当中,移动的继续深化发展肯定是最具有现实性的之一。过去的一年,人们花在自己手机上的时间第一次超过了个人电脑,通过手机访问零售网站的人数也第一次超过了个人电脑。   在Apple Pay的推动之下,移动支付在2015年预计还会获得更大的进展。Apple Pay问世之后六周之内,其占据的市场份额就从零达到了1.7%。2015年,伴随eBay Inc。(EBAY)拆分贝宝,更多果粉升级到兼容Apple Pay的手机,以及更多小商家接受Square Up,移动支付自然将全面铺开。   凯伊表示,他预计明年会成为“移动商务接纳年”。鲁宾则说,Apple Pay让移动支付的操作变得大为简便了,而这显然有助于推动商家接受智能手机支付。   “它在2015年将获得重大增长,而谷歌和Softcard等竞争对手则更会加倍努力。”鲁宾预言道,“移动商务即将起飞。”

    时间:2020-09-01 关键词: 机器视觉 cmos

  • 三维图像指纹传感器问世 CMOS一触即发

    三维图像指纹传感器问世 CMOS一触即发

      日前,加州大学戴维斯分校和加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种基于MEMS和CMOS技术的超声波指纹传感器,可以获取指纹的三维图像,这将大大提升指纹识别的安全性。指纹传感器越来越被广泛的应用在智能手机等设备方面。采用指纹进行解锁与支付等功能,比传统的密码在安全性上面有了极大的提高。之前的指纹识别是通过传感器提取的二维图像,可以通过打印指纹图案来绕过指纹认证。三维图像的提取无疑将进一步提高指纹识别的准确率与安全性。     

    时间:2020-08-30 关键词: 指纹传感器 三维图像 cmos

  • 可穿戴智能戒指在多媒体投影系统中的应用

    可穿戴智能戒指在多媒体投影系统中的应用

      目前,多媒体技术授课和协作会议越来越普及,国内外诸多电子设备应运而生,但这些产品大部分在使用上有具体的限定。例如,国内外市面已经出现可穿戴远程操控装置,其采用陀螺仪定位的同时进行无线传输,使用范围只有3~5 m,没有实现真正意义上的远程无线灵活控制,体积与外形也严重降低了设备的美观程度,且出现了续航短、频繁充电等问题;激光笔技术可以很好地进行PPT定位,但却面临着操作不连贯、功能单一、不断更换电池等问题,且不能实现演示文稿中写字划线的鼠标功能。   为了给多媒体教学和协作会议带来更加高效、生动的操作模式,系统将可穿戴智能戒指取代传统激光笔、鼠标及语音麦克,实现“合三为一”。系统由智能戒指和外部独立装置形成,通过操控智能戒指的按键使激光束打到大银幕上,CMOS摄像头采集大银幕中激光点图像,将采集的图像数据传输到计算机,计算机对图像进行存储、处理,并将计算得到的坐标转换成鼠标的绝对坐标,实现模拟鼠标对PC机的远程操作。此外,语音信号通过戒指中无线发射模块传输到扬声器处的语音接收模块,实现无线语音麦克功能。整个装置如图1所示。      1 硬件实现   硬件系统设计主要包括激光变频发生器、无线语音收发、图像采集等部分。戒指上的激光发射头发射不同频率的激光束被图像传感器识别,将信息传输到计算机后完成激光位置的识别与跟踪,进而响应激光操作。系统硬件总体框图如图2所示。      (1)激光变频发生器模块   教学与会议中常见的无线激光教鞭产生的激光频率仍以固定频率为主流,本设计采用变频技术,通过左右按键实现激光频率的不断改变,既达到图像传感器对激光进行识别,又实现了模拟鼠标功能,具备便携省电等优点。采用555定时器产生两种频率的激光束,当按下可穿戴智能戒指左右键时,激光发出不同频率的光,视频采集处理系统通过扫描摄像头在单位时间内传输的n帧图像中激光点闪烁的次数来判别操作者按下的是左键还是右键。   (2)无线语音收发模块   现代大多数多媒体教室中,无线语音麦克都是与激光教鞭分隔开,本设计将无线语音麦克与激光教鞭结合在一起,高效实用,轻巧方便。为了实现语音的有效传达,利用FM调频收发技术把模拟语音信号进行放大与频率调频后,天线将合成的信号发射出去。根据需要,利用相应的硬件设计放大倍数和提高信噪比,并在使用场合的扬声器上安置一个接收模块,即将频率信号还原为语音信号并进行放大,从而实现麦克风的功能。对应电路设计方案如图3所示。      (3)CMOS图像采集模块   为了保证采集到的图像的质量和效果,本设计在选用摄像头时对CCD和CMOS传感器进行了对比。虽然基于CCD传感器构造所产生的图像具有低噪音、高性能、分辨率高等特点,但是生产CCD需采用时钟信号、偏压技术,整个构造复杂,增大了耗电量,体积较大,也增加了成本。而CMOS采用半导体厂家产生集成电路的流程,可以将所有部件与驱动电路等都集成到一块芯片上,只需要一个芯片就可以实现数码相机的所有功能。由于本系统的操作数据量大且运算度复杂,但对图像的清晰度要求不高,且通用性较强,故选用体积小、工作电压低、功能强大且使用方便灵活的图像传感器OV7670。   2 软件实现   为了准确地识别激光点,实现坐标定位,本设计采用了小目标尺寸自适应检测和神经网络BP算法相结合的图像处理方法。对原始图像进行图像的预处理,图像在获取传输存储过程中由于受多种原因的影响会造成图像的退化降质问题。基本软件流程如图4所示。      根据图像分割进行图像分类,其结果直接影响到后面的目标检测、特征提取和目标识别等工作。激光点的识别基于激光独特的特征信息,从颜色亮度特征、形状特征和运动信息三个方面对激光点进行检测定位,从而减少误差。现在已有三种检测方式,即远程感知类图像中的形状识别方法,视觉注视点位置判断方法和尺度自适应的小目标实时检测方法。本系统通过获得足够的图像像素点信息,采用对基本形状(矩形、圆形、正方形等)划分为原始模型的方法,识别指定的区域。通过对分割后的图像应用尺度自适应的小目标实时检测法构造PNLOG算法公式。又由于激光点的光斑具有同心圆的特征,所以在二维图像中,构造MY算子,实现形状目标的匹配。   式中:x为该亮点区域外接矩形的长;y为该亮点区域外接矩形的宽;?滓为亮点的面积计算半径。与其他轨迹识别技术(隐马尔科夫模型、基于树形分类法、特征集评估的方法)相比,本设计借鉴人工神经网络算法,能有效地解决非线性、非正态分布的评价问题。采用并行结构和并行处理,具有较强的灵活性和自适应性,计算速度快,时效高。   3 实验结果及分析      基于以上较为完善的理论,搭建了实验平台进行实验对比。从对比结果可以看出,算法在结合小目标尺寸自适应的检测和神经网络BP算法相结合后,鼠标的精准度及功能的连续性都都得到了较大的提高。图5~图8为演示结果。其中图5与图6是改善算法后屏幕上识别出的激光点与实际鼠标位置的对比图,图7与图8是改善算法后利用该装置实现划线等功能对比图。   经过对比,戒指在实现无线鼠标功能时,采用小目标尺寸自适应检测和神经网络BP算法相结合的方法会产生更快速、更准确的鼠标坐标定位。表1为算法比较结果。   4 结论   本设计灵感来源于多媒体教室设备及现代人们穿戴的戒指。现如今,越来越多的科技文明成果涌入人们的生活,基于人机互交系统的可移动戒指提供了一种新型多媒体投影系统。讲述者可以摆脱电脑、鼠标键盘的约束,远距离无线精准地控制PC操作,真正实现教学(会议)环境中的视听觉结合,增强了互动性、实时性,具有较好的教学效果。

    时间:2020-08-28 关键词: 投影系统 可穿戴设备 ov7670 cmos

  • 解读机器视觉系统解析及优缺点

    解读机器视觉系统解析及优缺点

      在现代工业自动化生产中,涉及到各种各样的检验、生产监视及零件识别应用,例如零配件批量加工的尺寸检查,自动装配的完整性检查,电子装配线的元件自动定位,IC上的字符识别等。通常人眼无法连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作,其它物理量传感器也难有用武之地。   由此人们开始考虑利用光电成像系统采集被控目标的图像,而后经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理,根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。这样,就把计算机的快速性、可重复性,与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合,由此产生了机器视觉的概念。   一个成功的机器视觉系统是一个经过细致工程处理来满足一系列明确要求的系统。当这些要求完全确定后,这个系统就设计并建立来满足这些精确的要求。   机器视觉的优点包括以下几点:   ■精度高   作为一个精确的测量仪器,设计优秀的视觉系统能够对一千个或更多部件的一个进行空间测量。因为此种测量不需要接触,所以对脆弱部件没有磨损和危险。   ■连续性   视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者,也就没有了人为造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。   ■成本效率高   随着计算机处理器价格的急剧下降,机器视觉系统成本效率也变得越来越高。一个价值10000美元的视觉系统可以轻松取代三个人工探测者,而每个探测者每年需要20000美元的工资。另外,视觉系统的操作和维持费用非常低。   ■灵活性   视觉系统能够进行各种不同的测量。当应用变化以后,只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。   许多应用满意过程控制(SPC)的公司正在考虑应用机器视觉系统来传递持续的、协调的和精确的测量SPC命令。在SPC中,制造参数是被持续监控的。整个过程的控制就是要保证这些参数在一定的范围内。这使制造者在生产过程失去控制或出现坏部件时能够调节过程参数。   机器视觉系统比光学或机器传感器有更好的可适应性。它们使自动机器具有了多样性、灵活性和可重组性。当需要改变生产过程时,对机器视觉来说“工具更换”仅仅是软件的变换而不是更换昂贵的硬件。当生产线重组后,视觉系统往往可以重复使用   机器视觉系统的构成   机器视觉技术用计算机来分析一个图像,并根据分析得出结论。现今机器视觉有两种应用。机器视觉系统可以探测部件,在此光学器件允许处理器更精确的观察目标并对哪些部件可以通过哪些需要废弃做出有效的决定;机器视觉也可以用来创造一个部件,即运用复杂光学器件和软件相结合直接指导制造过程。   机器视觉应用各异,但都包括以下几个过程:   ■图像采集   光学系统采集图像,图像转换成模拟格式并传入计算机存储器。   ■图像处理   处理器运用不同的算法来提高对结论有重要影响的图像要素。   ■特性提取   处理器识别并量化图像的关键特性,例如印刷电路板上洞的位置或者连接器上引脚的个数。然后这些数据传送到控制程序。   ■判决和控制   处理器的控制程序根据收到的数据做出结论。例如:这些数据包括印刷电路板上的洞是否在要求规格以内或者一个自动机器如何必须移动去拾取某一部件。   机器视觉系统解析   典型的视觉系统一般包括:光源、光学系统,相机、图像处理单元(或图像采集卡)、图像分析处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。   图像采集   图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的数据,它直接影响到系统的稳定性及可靠性。一般利用光源、光学系统,相机、图像处理单元(或图像捕获卡)获取被测物体的图像。   ■光源   光源和影响机器视觉系统输入的重要因素,因为它直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最佳效果。许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源,这主要是因为可见光容易获得,价格低,并且便于操作。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。   但是,这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。以日光灯为例,在使用的第一个100小时内,光能将下降15%,随着使用时间的增加,光能将不断下降。因此,如何使光能在一定的程度上保持稳定,是实用化过程中急需要解决的问题。另一个方面,环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能,使输出的图像数据存在噪声,一般采用加防护屏的方法,减少环境光的影响。由于存在上述问题,在现今的工业应用中,对于某些要求高的检测任务,常采用X射线、超声波等不可见光作为光源。   由光源构成的照明系统按其照射方法可分为:背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中,背向照明是被测物放在光源和相机之间,它的优点是能获得高对比度的图像;前向照明是光源和相机位于被测物的同侧,这种方式便于安装;结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息;频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上,要求相机的扫描速度与光源的频闪速度同步。   ■光学系统   对于机器视觉系统来说,图像是唯一的信息来源,而图像的质量是由光学系统的恰当选择来决定。通常,由于图像质量差引起的误差不能用软件纠正。机器视觉技术把光学部件和成像电子结合在一起,并通过计算机控制系统来分辨、测量、分类和探测正在通过自动处理系统的部件。机器视觉系统通常能快到100%的探测所处理的产品而不会降低生产线的速度。由于越来越多的制造商正需要“6-sigma“(小于百万分之三的有效单位)结果,以便能够在当今质量意识很强的市场中更有竞争力,这种能力显得非常重要。另外,这些系统能够与满意过程控制(SPC)非常理想的配合。   光学系统的主要参数与图像传感器的光敏面的格式有关,一般包括:光圈、视场、焦距、F数等。   ■相机   相机是实际上是一个光电转换装置,即将图像传感器所接收到的光学图像,转化为计算机所能处理的电信号。光电转换器件是构成相机的核心器件。目前,典型的光电转换器件为真空摄像管、CCD、CMOS图像传感器等。   真空电视摄像管由密封在玻璃管罩内的摄像靶、电子枪两部分组成。摄像靶将输入光学图像的光照度分布转换为靶面相应象素电荷的二维空间分布,主要完成光电转换和电荷存贮任务;电子枪则完成图像信号的扫描拾取过程。电视摄像管型成像系统具有高清晰度、高灵敏度、宽光谱和高帧速成像等特点。但由于电视摄像管属于真空管器件,其重量、体积及功耗均较大。   CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包,而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。下图为CCD相机的原理框图。   CCD作为一种功能器件,与真空管相比,具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。   CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初。90 年代初期,随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展,CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部象素的编程随机访问的优点。目前,CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、宽动态范围和输出图像几乎无拖影等特点而得到广泛应用。   图像的处理和分析   在机器视觉系统中,相机的主要功能光敏元所接收到的光信号转换为电压的幅值信号输出。若要得到被计算机处理与识别的数字信号,还需对视频信息进行量化处理。图像采集卡是进行视频信息量化处理的重要工具。   ■图像采集/处理卡   图像采集卡主要完成对模拟视频信号的数字化过程。视频信号首先经低通滤波器滤波,转换为在时间上连续的模拟信号;按照应用系统对图像分辨率的要求,得用采样/保持电路对边疆的视频信号在时间上进行间隔采样,把视频信号转换为离散的模拟信号;然后再由A/D转换器转变为数字信号输出。而图像采集/处理卡在具有模数转换功能的同时,还具有对视频图像分析、处理功能,并同时可对相机进行有效的控制。   ■图像处理处理软件   机器视觉系统中,视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法,它包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后,输出图像的质量得到相当程度的改善,既改善了图像的视觉效果,又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。   机器视觉系统的应用   机器视觉系统是实现仪器设备精密控制、智能化、自动化有有效途径,堪称现代工业生产的“机器眼睛”。其最大优点为:   (1)实现非接触测量。对观测与被观测者都不会产生任何损伤,从而提高了系统的可靠性;   (2)具有较宽的光谱响应范围。机器视觉则可以利用专用的光敏元件,可以观察到人类无法看到的世界,从而扩展了人类的视觉范围。   (3)长时间工作。人类难以长时间地对同一对象进行观察。机器视觉系统则可以长时间地执行观测、分析与识别任务,并可应用于恶劣的工作环境。

    时间:2020-08-21 关键词: 图像传感器 机器视觉 cmos

  • 全幅单反相机的优势

    全幅单反相机的优势

    相机是记录美好瞬间的工具,也是人们居家旅行的必备神器之一,那么对于高端的全画幅单反相机来说有何优势? 单反相机对于现在的人来说不再是那么的神秘了,单反相机是比较特殊的一类数码相机,它是单镜头反光式相机,又是可以更换镜头的相机。 在单反相机内部中最重要的就是感光芯片CMOS,而感光芯片CMOS尺寸的大小关系到单反相机拍摄出画质的质量,目前可以根据感光芯片CMOS尺寸的大小就分为全画幅单反相机和APS-C画幅单反相机。 全幅单反相机是指相机的感光芯片的大小是和传统135胶片相机的感光面积相同都是24*36mm,因为画幅相同所以叫全画幅,也就是说全画幅单反相机的感光芯片CMOS的尺寸是最大尺寸。 单反相机中的感光芯片CMOS就是一个感光元件,它的作用就是获得光线,而全画幅单反相机的感光芯片CMOS的尺寸较大,全画幅的优势显而易见,因为感光元件CCD/CMOS面积大,这样一来捕获的光子越多,感光性能越好、信噪比越低。说全画幅单反是未来数码单反发展的一个大趋势,其中的原因也是在于感光芯片CMOS。 全画幅单反相机由于感光元件尺寸大,也就是意味着在同等像素下,单个感光像素的面积大就越多,也就是所说的感光像素面积越大,也就带来了更好的感光性能,并且拥有更宽广的动态范围。 现在对于单反相机来说全画幅单反相机的优势有很多,除了以上几个还有最重要的就是单反相机镜头的标准化,单反相机镜头有一定的焦距或是焦距段,这些焦距就是根据全画幅单反相机做的,多少的焦距就是多少不需要任何的换算,这一点让很多老单反相机镜头重新被单反相机所用。

    时间:2020-08-18 关键词: 焦距 单反相机 cmos

  • 机器视觉系统的构成及优缺点解析

    机器视觉系统的构成及优缺点解析

    在现代工业自动化生产中,涉及到各种各样的检验、生产监视及零件识别应用,例如零配件批量加工的尺寸检查,自动装配的完整性检查,电子装配线的元件自动定位,IC上的字符识别等。通常人眼无法连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作,其它物理量传感器也难有用武之地。 由此人们开始考虑利用光电成像系统采集被控目标的图像,而后经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理,根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。这样,就把计算机的快速性、可重复性,与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合,由此产生了机器视觉的概念。 一个成功的机器视觉系统是一个经过细致工程处理来满足一系列明确要求的系统。当这些要求完全确定后,这个系统就设计并建立来满足这些精确的要求。 机器视觉的优点包括以下几点: ■精度高 作为一个精确的测量仪器,设计优秀的视觉系统能够对一千个或更多部件的一个进行空间测量。因为此种测量不需要接触,所以对脆弱部件没有磨损和危险。 ■连续性 视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者,也就没有了人为造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。 ■成本效率高 随着计算机处理器价格的急剧下降,机器视觉系统成本效率也变得越来越高。一个价值10000美元的视觉系统可以轻松取代三个人工探测者,而每个探测者每年需要20000美元的工资。另外,视觉系统的操作和维持费用非常低。 ■灵活性 视觉系统能够进行各种不同的测量。当应用变化以后,只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。 许多应用满意过程控制(SPC)的公司正在考虑应用机器视觉系统来传递持续的、协调的和精确的测量SPC命令。在SPC中,制造参数是被持续监控的。整个过程的控制就是要保证这些参数在一定的范围内。这使制造者在生产过程失去控制或出现坏部件时能够调节过程参数。 机器视觉系统比光学或机器传感器有更好的可适应性。它们使自动机器具有了多样性、灵活性和可重组性。当需要改变生产过程时,对机器视觉来说“工具更换”仅仅是软件的变换而不是更换昂贵的硬件。当生产线重组后,视觉系统往往可以重复使用。 机器视觉系统的构成 机器视觉技术用计算机来分析一个图像,并根据分析得出结论。现今机器视觉有两种应用。机器视觉系统可以探测部件,在此光学器件允许处理器更精确的观察目标并对哪些部件可以通过哪些需要废弃做出有效的决定;机器视觉也可以用来创造一个部件,即运用复杂光学器件和软件相结合直接指导制造过程。 尽管机器视觉应用各异,但都包括以下几个过程; ■图像采集 光学系统采集图像,图像转换成模拟格式并传入计算机存储器。 ■图像处理 处理器运用不同的算法来提高对结论有重要影响的图像要素。 ■特性提取 处理器识别并量化图像的关键特性,例如印刷电路板上洞的位置或者连接器上引脚的个数。然后这些数据传送到控制程序。 ■判决和控制 处理器的控制程序根据收到的数据做出结论。例如:这些数据包括印刷电路板上的洞是否在要求规格以内或者一个自动机器如何必须移动去拾取某一部件。 机器视觉系统解析 典型的视觉系统一般包括:光源、光学系统,相机、图像处理单元(或图像采集卡)、图像分析处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。 图像采集 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的数据,它直接影响到系统的稳定性及可靠性。一般利用光源、光学系统,相机、图像处理单元(或图像捕获卡)获取被测物体的图像。 ■光源 光源和影响机器视觉系统输入的重要因素,因为它直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最佳效果。许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源,这主要是因为可见光容易获得,价格低,并且便于操作。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。 但是,这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。以日光灯为例,在使用的第一个100小时内,光能将下降15%,随着使用时间的增加,光能将不断下降。因此,如何使光能在一定的程度上保持稳定,是实用化过程中急需要解决的问题。另一个方面,环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能,使输出的图像数据存在噪声,一般采用加防护屏的方法,减少环境光的影响。由于存在上述问题,在现今的工业应用中,对于某些要求高的检测任务,常采用X射线、超声波等不可见光作为光源。 由光源构成的照明系统按其照射方法可分为:背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中,背向照明是被测物放在光源和相机之间,它的优点是能获得高对比度的图像;前向照明是光源和相机位于被测物的同侧,这种方式便于安装;结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息;频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上,要求相机的扫描速度与光源的频闪速度同步。 ■光学系统 对于机器视觉系统来说,图像是唯一的信息来源,而图像的质量是由光学系统的恰当选择来决定。通常,由于图像质量差引起的误差不能用软件纠正。机器视觉技术把光学部件和成像电子结合在一起,并通过计算机控制系统来分辨、测量、分类和探测正在通过自动处理系统的部件。机器视觉系统通常能快到100%的探测所处理的产品而不会降低生产线的速度。由于越来越多的制造商正需要“6-sigma“(小于百万分之三的有效单位)结果,以便能够在当今质量意识很强的市场中更有竞争力,这种能力显得非常重要。另外,这些系统能够与满意过程控制(SPC)非常理想的配合。 光学系统的主要参数与图像传感器的光敏面的格式有关,一般包括:光圈、视场、焦距、F数等。 ■相机 相机是实际上是一个光电转换装置,即将图像传感器所接收到的光学图像,转化为计算机所能处理的电信号。光电转换器件是构成相机的核心器件。目前,典型的光电转换器件为真空摄像管、CCD、CMOS图像传感器等。 真空电视摄像管由密封在玻璃管罩内的摄像靶、电子枪两部分组成。摄像靶将输入光学图像的光照度分布转换为靶面相应象素电荷的二维空间分布,主要完成光电转换和电荷存贮任务;电子枪则完成图像信号的扫描拾取过程。电视摄像管型成像系统具有高清晰度、高灵敏度、宽光谱和高帧速成像等特点。但由于电视摄像管属于真空管器件,其重量、体积及功耗均较大。 CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包,而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。下图为CCD相机的原理框图。 CCD作为一种功能器件,与真空管相比,具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。 CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器的开发最早出现在20世纪70年代初。90年代初期,随着超大规模集成电路(VLSI)制造工艺技术的发展,CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部象素的编程随机访问的优点。目前,CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、宽动态范围和输出图像几乎无拖影等特点而得到广泛应用。 图像的处理和分析 在机器视觉系统中,相机的主要功能光敏元所接收到的光信号转换为电压的幅值信号输出。若要得到被计算机处理与识别的数字信号,还需对视频信息进行量化处理。图像采集卡是进行视频信息量化处理的重要工具。 ■图像采集/处理卡 图像采集卡主要完成对模拟视频信号的数字化过程。视频信号首先经低通滤波器滤波,转换为在时间上连续的模拟信号;按照应用系统对图像分辨率的要求,得用采样/保持电路对边疆的视频信号在时间上进行间隔采样,把视频信号转换为离散的模拟信号;然后再由A/D转换器转变为数字信号输出。而图像采集/处理卡在具有模数转换功能的同时,还具有对视频图像分析、处理功能,并同时可对相机进行有效的控制。 ■图像处理处理软件 机器视觉系统中,视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法,它包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后,输出图像的质量得到相当程度的改善,既改善了图像的视觉效果,又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。 机器视觉系统的应用 机器视觉系统是实现仪器设备精密控制、智能化、自动化有有效途径,堪称现代工业生产的“机器眼睛”。其最大优点为: (1)实现非接触测量。对观测与被观测者都不会产生任何损伤,从而提高了系统的可靠性; (2)具有较宽的光谱响应范围。机器视觉则可以利用专用的光敏元件,可以观察到人类无法看到的世界,从而扩展了人类的视觉范围。 (3)长时间工作。人类难以长时间地对同一对象进行观察。机器视觉系统则可以长时间地执行观测、分析与识别任务,并可应用于恶劣的工作环境。

    时间:2020-08-13 关键词: 机器视觉 cmos

  • 什么是cmos放电?PC cmos放电方法有哪些?

    什么是cmos放电?PC cmos放电方法有哪些?

    cmos放电具备一定好处,但大家对coms放电并非十分了解。为增进大家对cmos放电的认识,本文将介绍3种台式机cmos放电的方法。如果你对cmos放电具有兴趣或者对cmos放电具有疑惑,不妨继续往下阅读哦。 简介 大多数用户使用CMOS放电都是为了重置BIOS设置,CMOS其实是存储主板设置参数的存储器。现有的主板大多设计了CMOS放电跳线方便用户进行放电操作。不过,CMOS放电的方法也不止这一种,阅读下文了解台式机CMOS放电三种方法。 CMOS本意是指互补金属氧化物半导体存储嚣,是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料,是微机主板上的一块可读写的RAM芯片,主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。CMOS RAM芯片由系统通过一块后备电池供电,因此无论是在关机状态中,还是遇到系统掉电情况,CMOS信息都不会丢失。 由于CMOSRAM芯片本身只是一块存储器,只具有保存数据的功能,所以对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。早期的CMOS设置程序驻留在软盘上的(如IBM的PC/AT机型),使用很不方便。现在多数厂家将CMOS设置程序做到了BIOS芯片中,在开机时通过按下某个特定键就可进入CMOS设置程序而非常方便地对系统进行设置,因此这种CMOS设置又通常被叫做BIOS设置。 而有时候要将主板设置恢复到出厂设置或者电脑开机密码忘记了,可以通过CMOS放电,清除记忆恢复到出厂设置来解决忘记密码的问题。 方法一:使用CMOS放电跳线 CMOS放电跳线一般为三针,位于主板CMOS电池插座附近,并附有电池放电说明。在主板的默认状态下,会将跳线帽连接在标识为“1”和“2”的针脚上,从放电说明上可以知道为“Normal”,即正常的使用状态。 要使用该跳线来放电,首先用镊子或其它工具将跳线帽从“1”和“2”的针脚上拔出,然后再套在标识为“2”和“3”的针脚上将它们连接起来,由放电说明上可以知道此时状态为“Clear CMOS”,即清除CMOS。经过短暂的接触后,就可清除用户在BIOS内的各种手动设置,而恢复到主板出厂时的默认设置。 拔出跳线帽之后插入2、3针静待片刻,再拔下跳线帽,重新插回1、2针 对CMOS放电后,需要再将跳线帽由“2”和“3”的针脚上取出,然后恢复到原来的“1”和“2”针脚上。注意,如果没有将跳线帽恢复到Normal状态,则无法启动电脑并会有报警声提示 方法二:取出CMOS电池 相信有不少用户遇到过下面的情况:要对CMOS进行放电,但在主板上(如华硕主板)却找不到CMOS放电的跳线,怎么办呢?此时,可以将CMOS供电电池来达到放电的目的。因为BIOS的供电都是由CMOS电池供应的,将电池取出便可切断BIOS电力供应,这样BIOS中自行设置的参数就被清除了。 在主板上找到CMOS电池插座,接着将插座上用来卡住供电电池的卡扣压向一边,此时CMOS电池会自动弹出,将电池小心取出。 接着接通主机电源启动电脑,屏幕上就会提示BIOS中的数据已被清除,需要进入BIOS重新设置。这样,便可证明已成功对CMOS放电。 方法三:短接电池插座的正负极 取出供电电池来对CMOS放电的方法虽然有一定的成功率,但是却不是万能的,对于一些主板来将,即使将供电电池取出很久,也不能达到CMOS放电的目的。遇到这种情况,就需要使用短接电池插座正负极的方法来对CMOS放电了。当然,在有CMOS放电跳线的主板上,如果大家觉得CMOS放电操作过于麻烦,也可以使用这种方法。 CMOS电池插座分为正负两极,将它们短接就可以达到放电的目的。首先将主板上的CMOS供电电池取出,然后使用可以有导电性能的物品(螺丝刀、镊子等导电物品),短接电池插座上的正极和负极就能造成短路(如下图所示),从而达到CMOS放电的目的。 以上便是关于台式机CMOS放电三种方法,通过CMOS放电不仅可以重置BIOS设置,还可以将原有的开机密码清除。 以上便是此次小编带来的“cmos放电”相关内容,通过本文,希望大家对台式机的三种cmos放电方法具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-08-05 关键词: 指数 cmos放电 cmos

  • CCD与CMOS技术,这些是你所不了解的!

    在工业应用中成像系统的广泛采用持续扩展,不仅由新的影像感测器技术和产品的开发所推动,还由支援平台的进步所推动,如电脑功率和高速数据介面。今天,成像系统的使用在各种领域很常见,如配线检查、交通监测/执法、监控和医疗及科学成像,由于影像感测器技术的进步,使成像性能、读取速度和解析度提高。随着影像感测器现在采用电荷耦合元件(CCD)和互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术设计,审视这两大平台对于选择最适合特定应用的影像感测器很有帮助。 电子成像技术的发展始于上世纪60年代,诺贝尔奖得主Boyle和Smith开发出第一个CCD。这些元件是利用掺杂矽的固有能力将光子转换成电子,并用得到的画素等级电荷来测量光强度而运作。在架构上,这个设计的最大优势是简单,整个画素区域可用来检测光子和存储电荷,提供最大讯号级别,支援高动态范围。 相同的画素区域用于将电荷传送到有限的输出端,其中电荷被转换为电压。随时间推移,这架构已细化到包括Interline Transfer CCD设计,其中包含画素等级的一个电子快门,无需相机设计中的机械快门。今天,CCD是采用订制的半导体制程,高度优化于成像应用,并需要外部电路将类比输出电压转换为数位讯号以用于后续处理。一般而言,CCD的典型特点是高效的电子快门能力、宽动态范围和出色的影像均匀性。 相比之下,CMOS影像感测器设计最初是利用为主流半导体元件的制造而开发的工艺,如用于逻辑晶片、微处理器和记忆体模组的工艺。这点形成巨大的优势,如数位处理功能可直接纳入晶片中,以增强影像感测器功能。CMOS影像感测器不像CCD将电荷传送到有限的输出端,而是把电晶体放置在每一画素内(或每组画素),来进行电荷、电压之间的转换。这么一来,电压(而不是电荷)可经由整个元件传输,使得影像读取变得更快、更灵活。此外,高端处理可直接结合至晶片,如果需要的话,影像感测器可输出完全处理的JPEG影像,甚至是H.264视讯流。 虽然CCD影像感测器历来提供比CMOS元件更好的成像性能,但近年来差距已大大缩小,CMOS影像感测器可提供的影像品质现在已胜任多种应用。这可从用于工业成像的最新一代CMOS元件看出,如安森美半导体的PYTHON CMOS影像感测器系列。 尽管最好的CCD可提供的一些成像参数可能仍然超越这一系列,但这些PYTHON元件的影像品质已适用于线上检测、交通监测/收费、运动分析等等。这使CMOS技术的其他性能优势更加显着,如更快的帧率、更低的功耗、感兴趣区域(ROI)的成像 。每一项性能对提升产量和支援这些应用都至关重要。 因为这些内在优势,有人预计CCD影像感测器最终将消亡,因为CMOS技术不断进步且最终将在所有面向使CCD性能黯然失色。但是,以后CCD和CMOS技术无疑将继续发展,CCD的基础架构表明某些区域将继续保持特定的性能优势,使CCD成为要求最高成像性能的工业应用的首选技术。 虽然影像均匀性随着CMOS技术的进步不断改善,但最高的性能水准仍是在CCD影像感测器应用。这是这些技术架构的直接结果:虽然CMOS元件有数以千计的单独放大器(每列一个,或甚至每画素一个),CCD可将电荷从画素路由至单个放大器,感测器读取无需藉由任何放大器来放大变化。影像的高均匀性对医疗和科学成像等应用很重要,甚至关键的成品检测,其中这些应用的定量性是提供清晰、未处理的影像的关键。此外,使用CCD往往比CMOS元件更容易在缩放至高解析度和大光学格式时保持均匀性。 CCD设计的类比性也令CCD相机能为特定的终端应用“微调”,优化特定的成像特性。例如针对天文摄影的应用,摄影机制造商可选择充分优化感测器的能力(扩展动态范围),以牺牲抗溢光为代价(这可能对此应用不是那么重要)。其他科学成像应用也可得益于CCD提供的极低暗电流,并可能需要长达一个小时以上的曝光时间以侦测极微弱的讯号。 由于诸如此类的架构优势,安森美半导体如今继续选择投资CCD技术和产品。可在最近宣告的新CCD技术平台中找到一个重要的例子,这平台结合Interline TransferCCD的成像性能和可从电子倍增(EMCCD)输出获取的极低感光度。 interline TransferEMCCD的结合能让一个摄影机同时捕捉到影像场景的一部分(如一个小巷)在极低光照水准下(低至月光或甚至星光),而另一部份处于明亮的光照下(路灯)。这个性能使一个独立摄影机捕捉到从白天到星光的光照水准影像,是CCD技术所独有,因为它利用了EMCCD输出的电荷倍增性 ,也正是CMOS元件限于工作电压范围无法提供的特性。结合了这个技术的产品具备1080p解析度以及 30 fps帧率,针对极低光照的监控、科学成像和医疗成像等应用。 尽管我们在比较CCD和CMOS技术时试图确定一个“赢家”,但这真的对两者都有损公正,因为每种技术都是独一无二的,提供不同的终端用户优势。虽然采用CMOS技术的产品显然越来越广泛,但CCD影像感测器仍然在某些方面保持优势,使其比CMOS元件更适合某些应用。因此,与其寻找最佳的技术,不如确定考虑中的特定终端应用情况的关键性能参数,然后结合这些关键需求与不同产品的特性和性能。 虽然某些情况下,基于一种技术的产品可能提供最佳匹配,但在其他可能不是那么明确的情况下,与可提供两种技术的公司合作就格外重要,以便获得客观的看法。通过获取同时基于CCD和CMOS两种技术的广泛产品阵容的资讯,终端客户就可确定并选择真正适合他们特定的终端应用的产品, 而成为真正的赢家。

    时间:2020-07-31 关键词: CCD cmos

  • 报告称今年智能手机 CMOS 图像传感器销量或突破 50 亿:每部手机平均配 3.5 个

    报告称今年智能手机 CMOS 图像传感器销量或突破 50 亿:每部手机平均配 3.5 个

    7 月 7 日上午消息,尽管新管疫情还在全球多个国家肆虐,但手机镜头产业仍在高速发展。分析机构 Counterpoint Research 近日发表报告称,用于智能手机的图像传感器(CIS)的销量在过去十年中增长了八倍,到 2019 年达到 45 亿,今年则有望达到 50 亿。根据 Counterpoint Research 的数据显示,2020 年第一季度,四摄像头智能手机占全球智能手机出货量的 20%。而且要注意,这是在新冠疫情对全球智能手机行业产生了明显影响这个大背景下。手机市场整体疲软,手机出货量预计会回到 2014 年的出货量水平,略超过 13 亿,与 2019 年同期相比,约下降 10%。然而,作为技术和功能集不断改进的受益者,用于智能手机应用的 CMOS 图像传感器(CIS)的销量在过去十年中增长了八倍,到 2019 年达到 45 亿。2020 年更是有望达到 50 亿。Counterpoint Research 的高级分析师 Ethan Qi 在评论这一趋势时谈到:“尽管在新冠疫情的影响下,强劲的增长势头可能减弱,但因为多摄镜头组的不可逆转趋势以及 3D 感应系统,智能手机 CIS 领域的在 2020 年将保持增长,其出货量仍将保持高速增长,创下近 50 亿的历史新高。”智能手机行业继续朝着多镜头系统发展的趋势根据 Counterpoint 的 Component Tracker 的调查结果,2020 第一季度交付的每部智能手机平均配备了 3.5 个以上的图像传感器。增长的主要动力是四摄像头设计在高端及中端智能手机中的普及率上升,在此期间跃升至近 20%。OPPO,小米和三星领跑四摄竞赛具体到品牌,OPPO,小米,华为和三星在采用四摄镜头设置方面处于最前沿,合计占所有四摄和五摄手机 83%。Realme 是顺应这一趋势的最激进的新品牌。在第一季度,其智能手机出货量中三分之二采用了四镜头系统。OPPO 的四摄手机则占其出货量的一半以上。小米的比例高于市场平均水平,而三星和华为因为产品线比较多,低端机型平摊了他们的四摄手机比例。在该季度中,四摄像头系统的智能手机出货量不到三分之一。20 年第一季度,各厂商的四摄手机占比研究总监 Tom Kang 强调说:“由于拍照已成为智能手机的差异化的关键因素,我们预计四摄功能将成为前进的标准。领先的智能手机品牌将通过利用多样化的镜头和传感器组合,以及不断增强的 AI 计算能力,继续丰富增强摄影和视频拍摄体验,并探索 AR 应用。”同时,新技术将继续出现以降低成本。例如,加拿大专业从事广角光学和图像处理算法的公司 Immervision 正在开发一种创新的广角设计,该设计可与主摄像头共享感光元件,以实现全景功能。

    时间:2020-07-30 关键词: 摄像头 cmos

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