拜托别再说物联网就要实现了

1、物联网知识近日，三星总裁兼CEO BK Yoon在CES展会上表示物联网时代已经到来,希望 业界广泛合作,开启物联网的无限可能。Yoon发自肺腑的号召确实振奋人心，尤其 是那些一直盼望物联网落地的弟兄们。其实，在2011年，工业和信息化部就印发物联网 十二五”发展规划，一直以 来，物联网一直在风口中回旋。这几年也陆陆续续看到一些地方性项目，比如智慧城市、智能交通、智慧旅游、智慧农业、云计算什么的。毕竟物联网作为一个庞大 的系统，真的需要所有人的配合,就像所有人会尊重交通规则一样。对此，有人说物联网不会到来。在科技面前，人性似乎走在前面1. 真的高效率吗在1967年第一个CES之前，在1969年

2、互联网来临之前，所有的设备装置都是用 来节省时间,提高效率的。第一个电视遥控器诞生于 1950年,那是为懒人打造的。 自从那个时候，遥控器以及它的继承者帮助人们节省从沙发到电视的时间，当然，节省 下来的时间用来看电视！但实际上,那些号称节省时间的设备并不节省时间。在这几天的CES展会上，各种规模的耗资数百万宣传他们的设备、装置、操作 系统和APP是下一个 遥控器”。还用上了一个模糊但时尚的概念 一一物联网。而 这个概念的意思似乎就变成设备蓝牙化或Wi-Fi化。这些有多少是在炒作概念又有多少会昙花一现 ？或许，智能门铃会成功，智能盆 栽会成功，但是智能奶瓶、 Wi-Fi水壶、智能腰带们会不会成功

3、呢 ？与普通的自行 车码表相比，智能自行车 脚踏板到底能能不能解决真正的问题 ？并不说这些设备并 不好。但是，你想一下,如果你拥有以 上所有的智能硬件，你会变成一天到晚忙于检查 你手机上的APP。原本你想节省的时间又被节省浪费了2. 智能硬件的利弊使用智能硬件，要权衡一下利弊。事实上，美国家庭使用的Nest智能恒温器要比 以前用的温度调节器花更多的时间。 使用Fitbit之后也许更加喜欢运动，但每周都 要去检查APP和充电，而且也无法联系到所有社交网络上的朋友。如果你看到这些数据，你会觉得物联网不会实现。三星美国首席运营官TimBaxter在周一的新闻发布会上说：美国有三分之一的人对使用智能家

4、居有兴趣。 而实际使用的只有不到2%。”这是一个有趣的数据。它说明有三分之二的美国人 对智能家居不感兴趣。这三分之二的应该希望能够享受智能家居带来的便利，但是也深知这里需要付出的代价。3. 智能硬件自动化？三星CEO BK Yoon周一的时候在展会上发表关于物联网的演讲。一开场的时候播放一段视 频，就你想科技带来什么？这个问题，采访各行各业的人。所有的人 回答几乎一致:节省时间，减少劳动力。如果你不信，自己可以尝试一下采访身边的 人。那么三星的物联网愿景怎么实现 ？在2020年让所有的产品联网。那么需要怎 样的联网技术？举两个例子回答这个问题吧。第一，当你回到家，你的蓝牙音箱开始 播放你喜欢的

5、音乐。第二，你早上起床，你的电视自动播放你喜欢的节目。过了这么多年，我们谈论的基本上还是远程控制与自动化。讨论了那么多，都是已经解决的问题。实际上，只要你少刷几次微信就能节省很多时间。4. 信息孤岛至少现在来看，物联网是大玩的。苹果正在开发自己的智能家居系统，三星，Google也在做着这样的事情。如果你认为 Google，三星和苹果能够在智能家居领 域愉快玩耍，那就太天真了。不合作,不愉快地玩耍，物联网是起不来的。因此，Yoon 表示三星的物联网系统将保持开 放,这暗地里抨击苹果的封闭系统。即使承诺三星的设备都能够与其他设备连接也无济于事。可能你会说 ，在几年 之内会出现 兼容所有标准协议的设

6、备，会出现一个统领所有APP的应用出现，或者 压根就不需要APP。这当然也有可能。在激烈的环境下，让各家合作似乎不可能。比如苹果的支付平台Apple Pay,在一周之内失 去一些合作伙伴，因为他们要发展自己的支付系统。流媒体音乐服务Spotify到现在都无法劝Taylor Swift回归。这些合作伙伴发展到最后的很可能是各自为政而不是抱团发展。企业之间也不 会过多的交 流，因为他们不需要。然后我们的生活就变成因兴趣爱好不同，选择不同的智能硬件，而这些智能硬件之间无法交流，到处都是孤岛。延伸阅读：物联 芯”世界当今的CMOS图像转换技术不仅服务于 传统的”工业图像处理，而且还凭借其 卓越的性 能

7、和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外 ，它还能确保汽车 驾驶时的高安全性和 舒适性。最初，CMOS图像传感器被应用于工业图像处理；在 那些旨在提高生产率、质量和生 产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍 然是至关重要的一环。据市场研究IMS Research的预测,在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年成长率将达到6%,其中，在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将 不断扩大。在德国，据其全国工具机供应商协会 VDMA提供的数据，2004年的图像 处理市场增长率达到了 14%。市场调研In-Stat/MDR亦指出，单就图像传感器的次 级市场而言，其年成长率将高达30

8、%以上,而且这种情况将持续到2008年。最为重 要的是:CMOS传感器的成长速度将达到 CCD传感器 的七倍，照相手机和数码相机 的迅速普及是这种需求的主要推动因素。显然,人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即:与 垄断该领 域长达30多年的CCD技术相比,它能够更好地满足用户对各种应用中新型图像传感器不断提 升的品质要求,如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽 的动态范围、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外， CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能 以经济的方式来实现的新颖应 用。另外,还有一些有利于CMOS传感器的 软”标准在起作用，包

9、括:应用支持、 抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过 ，这种区别稍带几分任 意性，因 为这些标准的重要程度将由于应用的不同 （消费、工业或汽车 而发生变化。细节表现中所面临的难题就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄一幅完整场景的照片是一件相当普通 的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了 ：有 些场合并不需要很高的全帧数据速率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场 景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况，那么分辨率低一点也是 完全可以接受的。在此基础之上才需要 借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟 着发生的动作将只在摄像机视场的某一部分

10、当中进行 播放,而且，在所捕获的场景中 只有这一部分才是监控人员所关注的。对于只提供全帧图像的CCD图像传感器而言，只有采用一个分离的评估电路 才能够提供两 个观测角度，这意味着处理时间和成本的增加。然而，CMOS图像传感器的工作原理则与RAM相似，所有的存储位均可单独读出。 CMOS传感器的二 次采样虽然提供了较低的分辨率，但是帧速率较高；而开窗口则允许随机选择一块感 兴趣的区域。CMOS传感器坐拥高灵敏度、宽动态范围和低功耗优势最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子（感光面积与整个像素面积之比 与

11、量子效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量 的乘 积。CCD传感器因其技术的固有特性而 拥有一个很大的填充因子。而在 CMOS 图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给 CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器 （APS,并且导致填 充因子降低,原因是像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用，留给光电二极管的 可用空间较小。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉 斯（FillFactory通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技 术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。next

12、page另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明 条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态范围将是十分有益的。CMOS图像传感器通过多斜率操 作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它们共 同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模拟 - 数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡峭，以实现高灵敏度 和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作LUPA-4000将使高达90dB的光动态范围与一个10位A/D转换范围相匹配

13、。 具有VGA 分辨率的IM-001系列CMOS图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽车 应 用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达120dB的自适应动态范围。面 向汽车应用的ACM 100相机模块就采用了这些传感器，这种相机模块据称是同类 产品中率先面市的全集 成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾驶者保 护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导 向的未来汽车安全系统的关键元件。此外,对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术还 具有一个 明显的优势:CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而 CCD芯片则需要大 约12V的电源电压，因此不得不

14、采用一个电压转换器，从而导致 功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个 好处:它去除了与其他半导体元件的所有 外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭 弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。扩展光谱灵敏度和提高分辨率是大趋势在现代CMOS图像传感器中，一个重要的发展趋势是其光谱灵敏度扩展到了近 红外区NIR（至约1,100nm的波长。配备了 IM-001 CMOS图像传感器的汽车应用 将改善雾穿透力和夜 视能力。由于工业图像捕获技术开始运用更多波长位于NIR之中的光源，而且生物技术也在利 用该光谱区域中的有趣现象，因

15、此，新开发的IBIS 5-AE-1300传感器具有700900nm的NIR灵敏度。在面向消费应用的图像捕获技术中，另一个发展趋势是继续提高分辨率。到 2005年年中，70%左右的手机相机已具有 VGA格式分辨率（640 480像素 但随后 的2006年，几百万像素 的传感器就将占领50%的市场份额，而到2008年其市场占有 率预计将进一步攀升至90%以上。为此,赛普拉斯开发了一种用于蜂窝电话的300万像素图像传感器,该产品采用了 Autobrite技术,可进行12位模拟/数字转换，并提 供了 72dB的宽广动态范围，而目前市面上的10位模拟/数字转换器的动态范围仅 为60dB。逐行扫描模式中的

16、帧速率高达 30帧/秒,因而可录制实况视频节目。在工业和商业领域中，这种发展趋势也很明显：赛普拉斯已推出一款用于 Kodak 数码相机 的1,300万像素/35mm图像传感器，另外,660万像素的IBIS 4-6600传感 器正在一种面向弱视 人群的自动阅读辅助装置中证明自己的卓越品质 一一它可在 一幅完整的标准A4页面上提供出色的分辨率。凭借技术实现系统集成由于蜂窝电话、数码相机、MP3播放机和PDA等传统分离型功能设备的加速数字融合（即成为一部紧凑的消费型电子产品，导致人们 越来越希望至少具有部分自主性的子系统能够在一部设备中提供极为宽泛的功 能。这种趋势还将对专业测量技术产生影响:利用包

17、含一个数码相机、PDA用户 接口和WLAN联网能力的便携式检验工具，光测试和监视的应用范围将得到有效的 拓展。作为一种平台技术,CMOS符合这一发展潮流:CCD图像转换器仍然需要采 用外部逻辑电路来实现控制和模拟/数字转换功能，而CMOS标准逻辑器件则 能够 把传感器、控制器、转换器和评估逻辑电路等全部集成到一块芯片之中。一个典型的例子如专门针对要求苛刻的消费应用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的图像捕获电路。它基于130万像素图像传感器CYIWOSC1300AA和一个 用于提供误差插补、 黑电平调整、透镜校正、信号互串校正、彩色马赛克修补、 彩色校正、自动曝光、噪声抑制、特 效和丫校正

18、等等诸多功能的附加信号处理 器。集成更多的系统功能（一直到自主型光电传感器系 统是可行的,这主要取决于 诸如市场容量和开发成本等经济目标和限制因素。当今的CMOS图像转换技术不仅服务于 传统的”工业图像处理，而且还凭借其 卓越的性能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外 ，它还能确保汽车驾驶 时的高安全性和 舒适性。最初，CMOS图像传感器被应用于工业图像处理；在那些 旨在提高生产率、质量和生产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍然是 至关重要的一环。据市场研究IMS Research的预测,在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年 成长率将达到6%,其中，在相机中集成了软件功能

19、的智能型解决方案的市场份额将 不断扩大。在德国，据其全国工具机供应商协会 VDMA提供的数据，2004年的图像 处理市场增长率达到了 14%。市场调研In-Stat/MDR亦指出，单就图像传感器的次 级市场而言，其年成长率将高达30%以上,而且这种情况将持续到2008年。最为重 要的是:CMOS传感器的成长速度将达到 CCD传感器 的七倍，照相手机和数码相机 的迅速普及是这种需求的主要推动因素。显然,人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即:与 垄断该领 域长达30多年的CCD技术相比,它能够更好地满足用户对各种应用中新 型图像传感器不断提升的品质要求,如更加灵活的图像捕

20、获、更高的灵敏度、更宽 的动态范围、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外， CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能 以经济的方式来实现的新颖应 用。另外,还有一些有利于CMOS传感器的 软”标准在起作用，包括:应用支持、 抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过 ，这种区别稍带几分任 意性，因 为这些标准的重要程度将由于应用的不同（消费、工业或汽车 而发生变化。细节表现中所面临的难题编辑swvfswk服务的主配置文件httpd.conf ,查找配置项“ ServerName在附近 添加一行内容苏州网思通信”用于设置网站名 称。就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄

21、一幅完整场景的照片是一件相当普通 的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了 ：有 些场合并不需要很高的全帧数据速率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场 景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况，那么分辨率低一点也是 完全可以接受的。在此基础之上才需要 借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟 着发生的动作将只在摄像机视场的某一部分当中进行播放,而且，在所捕获的场景中，只有这一部分才是监控人员所关注的。对于只提供全帧图像的CCD图像传感器而言，只有采用一个分离的评估电路 才能够提供两 个观测角度，这意味着处理时间和成本的增加。然而，CMOS图像传感器的

22、工作原理则与RAM相似，所有的存储位均可单独读出。CMOS传感器的二次采样虽然提供了较低的分辨率，但是帧速率较高；而开窗口则允许随机选择一块感 兴趣的区域。CMOS传感器坐拥高灵敏度、宽动态范围和低功耗优势最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子（感光面积与整个像素面积之比 与量子效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量的乘积。CCD传感器因其技术的固有特性而 拥有一个很大的填充因子。而在 CMOS 图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给 CMOS图像传感器装配上了有

23、源像素传感器 （APS,并且导致填 充因子降低,原因是 像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用，留给光电二极管的 可用空间较小。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉 斯（FillFactory通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技 术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。nextpage另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明 条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态范围将是十分有益的。CMOS图像传感器通过多斜率操 作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它

24、们共同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模 拟-数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡峭，以实现高灵 敏度和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作LUPA-4000将使高达90dB的光动态范围与一个10位A/D转换范围相匹配。 具有 VGA分辨率的IM-001系列CMOS图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽 车应用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达120dB的自适应动态范 围。面向汽车应 用的ACM 100相机模块就采用了这些传感器，这种

25、相机模块据称 是同类产品中率先面市的全集 成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾 驶者保护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导 向的未来汽车安全系统的关键元件。此外,对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术还 具有一个 明显的优势:CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而 CCD芯片则需要大 约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致 功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个 好处:它去除了与其他半导体元件的所有 外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭 弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过

26、PCB或衬底的外部实现方式低得多。扩展光谱灵敏度和提高分辨率是大趋势在现代CMOS图像传感器中，一个重要的发展趋势是其光谱灵敏度扩展到了近 红外区NIR（至约1,100nm的波长。配备了 IM-001 CMOS图像传感器的汽车应用 将改善雾穿透力和夜 视能力。由于工业图像捕获技术开始运用更多波长位于NIR之中的光源，而且生物技术也在利 用该光谱区域中的有趣现象，因此，新开发的IBIS 5-AE-1300传感器具有700900nm的NIR灵敏度。在面向消费应用的图像捕获技术中，另一个发展趋势是继续提高分辨率。到 2005年年中，70%左右的手机相机已具有 VGA格式分辨率（640 480像素 但

27、随后 的2006年，几百万像素 的传感器就将占领50%的市场份额，而到2008年，其市场占有 率预计将进一步攀升至90%以上。为此,赛普拉斯开发了一种用于蜂窝电话的 300 万像素图像传感器,该产品采用了 Autobrite技术,可进行12位模拟/数字转换，并提 供了 72dB的宽广动态范围，而目前市面上的10位模拟/数字转换器的动态范围仅 为60dB。逐行扫描模式中的帧速率高达 30帧/秒,因而可录制实况视频节目。在工业和商业领域中，这种发展趋势也很明显：赛普拉斯已推出一款用于 Kodak 数码相机 的1,300万像素/35mm图像传感器，另外,660万像素的IBIS 4-6600传感 器正

28、在一种面向弱视 人群的自动阅读辅助装置中证明自己的卓越品质 一一它可在 一幅完整的标准A4页面上提供出色的分辨率。凭借技术实现系统集成由于蜂窝电话、数码相机、MP3播放机和PDA等传统分离型功能设备的加速数字融合（即成为一部紧凑的消费型电子产品，导致人们 越来越希望至少具有部分自主性的子系统能够在一部设备中提供极为宽泛的功 能。这种趋势还将对专业测量技术产生影响:利用包含一个数码相机、PDA用户 接口和WLAN联网能力的便携式检验工具，光测试和监视的应用范围将得到有效的 拓展。作为一种平台技术,CMOS符合这一发展潮流：CCD图像转换器仍然需要采 用外部逻辑电路来实现控制和模拟/数字转换功能，

29、而CMOS标准逻辑器件则 能够 把传感器、控制器、转换器和评估逻辑电路等全部集成到一块芯片之中。一个典型的例子如专门针对要求苛刻的消费应用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的图像捕获电路。它基于130万像素图像传感器CYIWOSC1300AA和一个 用于提供误差插补、 黑电平调整、透镜校正、信号互串校正、彩色马赛克修补、 彩色校正、自动曝光、噪声抑制、特 效和丫校正等等诸多功能的附加信号处理器。集成更多的系统功能（一直到自主型光电传感器系 统是可行的,这主要取决于 诸如市场容量和开发成本等经济目标和限制因素。当今的CMOS图像转换技术不仅服务于 传统的”工业图像处理，而且还凭借其 卓越的性

30、 能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外 ，它还能确保汽车 驾驶时的高安全性和 舒适性。最初，CMOS图像传感器被应用于工业图像处理；在 那些旨在提高生产率、质量和生 产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍 然是至关重要的一环。据市场研究IMS Research的预测,在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年 成长率将达到6%,其中，在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将 不断扩大。在德国，据其全国工具机供应商协会 VDMA提供的数据，2004年的图像 处理市场增长率达到了 14%。市场调研In-Stat/MDR亦指出，单就图像传感器的次 级市场而言，其年成长率将高

31、达30%以上，而且这种情况将持续到2008年。最为重要的是:CMOS传感器的成长速度将达 到CCD传感器的七倍,照相手机和数码相机的迅速普及是这种需求的主要推动因 素。显然,人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即:与 垄断该领 域长达30多年的CCD技术相比,它能够更好地满足用户对各种应用中新 型图像传感器不断提升的品质要求,如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽 的动态范围、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外， CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能 以经济的方式来实现的新颖应 用。另外,还有一些有利于CMOS传感器的 软”标准在起作用，

32、包括:应用支持、 抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过 ，这种区别稍带几分任 意性，因 为这些标准的重要程度将由于应用的不同 （消费、工业或汽车 而发生变化。细节表现中所面临的难题就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄一幅完整场景的照片是一件相当普通 的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了 ：有 些场合并不需要很高的全帧数据速率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场 景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况，那么分辨率低一点也是 完全可以接受的。在此基础之上才需要 借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟 着发生的动作将只在摄像机视场的某一部

33、分当中进行播放,而且，在所捕获的场景中，只有这一部分才是监控人员所关注的。对于只提供全帧图像的CCD图像传感器而言，只有采用一个分离的评估电路 才能够提供两 个观测角度，这意味着处理时间和成本的增加。然而，CMOS图像传感器的工作原理则与RAM相似，所有的存储位均可单独读出。CMOS传感器的二次采样虽然提供了较低的分辨率，但是帧速率较高；而开窗口则允许随机选择一块感 兴趣的区域。CMOS传感器坐拥高灵敏度、宽动态范围和低功耗优势最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子（感光面积与整个像素面积之比 与量子

34、效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量 的乘 积。CCD传感器因其技术的固有特性而 拥有一个很大的填充因子。而在 CMOS 图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给 CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器 （APS,并且导致填 充因子降低,原因是 像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用 ，留给光电二极管的 可用空间 较小。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉 斯（FillFactory通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技 术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。nex

35、tpage另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明 条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态范围将是十分有益的。CMOS图像传感器通过多斜率操 作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它们共同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模 拟-数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡峭，以实现高灵 敏度和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作LUPA-4000将使高达90dB的光动态范围与一个10位A/D转换范围相匹配。

36、 具有 VGA分辨率的IM-001系列CMOS图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽 车应用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达120dB的自适应动态范 围。面向汽车应 用的ACM 100相机模块就采用了这些传感器，这种相机模块据称 是同类产品中率先面市的全集 成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾 驶者保护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导向的未来汽车安全系统的关键元件。此外,对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术还 具有一个 明显的优势:CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而 CCD芯片则需要大 约12V的电源电压，因此不得不采用

37、一个电压转换器，从而导致 功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个 好处:它去除了与其他半导体元件的所有 外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭 弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。扩展光谱灵敏度和提高分辨率是大趋势在现代CMOS图像传感器中，一个重要的发展趋势是其光谱灵敏度扩展到了近 红外区NIR（至约1,100nm的波长。配备了 IM-001 CMOS图像传感器的汽车应用 将改善雾穿透力和夜 视能力。由于工业图像捕获技术开始运用更多波长位于NIR之中的光源，而且生物技术也在利 用该光谱区域中的有趣现象，因此，

38、新开发的IBIS 5-AE-1300传感器具有700900nm的NIR灵敏度。在面向消费应用的图像捕获技术中，另一个发展趋势是继续提高分辨率。到 2005年年中，70%左右的手机相机已具有 VGA格式分辨率（640 480像素 但随后 的2006年，几百万像素 的传感器就将占领50%的市场份额，而到2008年，其市场占有 率预计将进一步攀升至90%以上。为此,赛普拉斯开发了一种用于蜂窝电话的 300 万像素图像传感器,该产品采用了 Autobrite技术,可进行12位模拟/数字转换，并提 供了 72dB的宽广动态范围，而目前市面上的10位模拟/数字转换器的动态范围仅 为60dB。逐行扫描模式中

39、的帧速率高达 30帧/秒,因而可录制实况视频节目。在工业和商业领域中，这种发展趋势也很明显：赛普拉斯已推出一款用于 Kodak 数码相机 的1,300万像素/35mm图像传感器，另外,660万像素的IBIS 4-6600传感 器正在一种面向弱视 人群的自动阅读辅助装置中证明自己的卓越品质 一一它可在 一幅完整的标准A4页面上提供出色的分辨率。凭借技术实现系统集成由于蜂窝电话、数码相机、MP3播放机和PDA等传统分离型功能设备的加速数字融合（即成为一部紧凑的消费型电子产品，导致人们 越来越希望至少具有部分自主性的子系统能够在一部设备中提供极为宽泛的功 能。这种趋势还将对专业测量技术产生影响:利用

40、包含一个数码相机、PDA用户 接口和WLAN联网能力的便携式检验工具，光测试和监视的应用范围将得到有效的 拓展。作为一种平台技术,CMOS符合这一发展潮流：CCD图像转换器仍然需要采 用外部逻辑电路来实现控制和模拟/数字转换功能，而CMOS标准逻辑器件则 能够 把传感器、控制器、转换器和评估逻辑电路等全部集成到一块芯片之中。一个典型的例子如专门针对要求苛刻的消费应用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的图像捕获电路。它基于130万像素图像传感器CYIWOSC1300AA和一个 用于提供误差插补、 黑电平调整、透镜校正、信号互串校正、彩色马赛克修补、 彩色校正、自动曝光、噪声抑制、特 效和丫校

41、正等等诸多功能的附加信号处理 器。集成更多的系统功能（一直到自主型光电传感器系 统是可行的,这主要取决于 诸如市场容量和开发成本等经济目标和限制因素。当今的CMOS图像转换技术不仅服务于 传统的”工业图像处理，而且还凭借其 卓越的性 能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外 ，它还能确保汽车 驾驶时的高安全性和 舒适性。最初，CMOS图像传感器被应用于工业图像处理；在那些旨在提高生产率、质量和生 产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍 然是至关重要的一环。据市场研究IMS Research的预测,在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年 成长率将达到6%,其中，在相机中集成了软件

42、功能的智能型解决方案的市场份额将 不断扩大。在德国,据其全国工具机供应商协会 VDMA提供的数据,2004年的图像 处理市场增长率达到了 14%。市场调研In-Stat/MDR亦指出，单就图像传感器的次 级市场而言，其年成长率将高达30%以上,而且这种情况将持续到2008年。最为重 要的是:CMOS传感器的成长速度将达到 CCD传感器 的七倍，照相手机和数码相机 的迅速普及是这种需求的主要推动因素。显然,人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即:与 垄断该领 域长达30多年的CCD技术相比,它能够更好地满足用户对各种应用中新 型图像传感器不断提升的品质要求,如更加灵活的图

43、像捕获、更高的灵敏度、更宽 的动态范围、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外， CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能 以经济的方式来实现的新颖应 用。另外,还有一些有利于CMOS传感器的 软”标准在起作用，包括:应用支持、 抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过，这种区别稍带几分任 意性，因为这些标准的重要程度将由于应用的不同 （消费、工业或汽车 而发生变化。细节表现中所面临的难题就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄一幅完整场景的照片是一件相当普通 的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了 ：有 些场合并不需要很高的全帧数据速

44、率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场 景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况，那么分辨率低一点也是 完全可以接受的。在此基础之上才需要 借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟 着发生的动作将只在摄像机视场的某一部分当中进行播放,而且，在所捕获的场景中只有这一部分才是监控人员所关注的。对于只提供全帧图像的CCD图像传感器而言，只有采用一个分离的评估电路 才能够提供两 个观测角度，这意味着处理时间和成本的增加。然而，CMOS图像传感器的工作原理则与RAM相似，所有的存储位均可单独读出。 CMOS传感器的二 次采样虽然提供了较低的分辨率，但是帧速率较高；而开窗口则允许随机选择一块感

45、 兴趣的区域。CMOS传感器坐拥高灵敏度、宽动态范围和低功耗优势最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子（感光面积与整个像素面积之比 与量子效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量 的乘 积。CCD传感器因其技术的固有特性而 拥有一个很大的填充因子。而在 CMOS 图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给 CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器 （APS,并且导致填 充因子降低,原因是 像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用 ，留给光电二极管的 可用空间 较小

46、。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉 斯（FillFactory通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技 术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。nextpage另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明 条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态范围将是十分有益的。CMOS图像传感器通过多斜率操 作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它 们共同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模 拟-数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡

47、峭，以实现高灵 敏度和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作LUPA-4000将使高达90dB的光动态范围与一个10位A/D转换范围相匹配。 具有 VGA分辨率的IM-001系列CMOS图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽 车应用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达120dB的自适应动态范 围。面向汽车应 用的ACM 100相机模块就采用了这些传感器，这种相机模块据称是同类产品中率先面市的全集 成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾 驶者保护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导向的未来汽

48、车安全系统的关键元件。此外,对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术还 具有一个 明显的优势:CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而 CCD芯片则需要大 约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致 功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个 好处:它去除了与其他半导体元件的所有 外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭 弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。扩展光谱灵敏度和提高分辨率是大趋势在现代CMOS图像传感器中，一个重要的发展趋势是其光谱灵敏度扩展到了近

49、 红外区NIR（至约1,100nm的波长。配备了 IM-001 CMOS图像传感器的汽车应用 将改善雾穿透力和夜 视能力。由于工业图像捕获技术开始运用更多波长位于NIR之中的光源，而且生物技术也在利 用该光谱区域中的有趣现象，因此，新开发的IBIS 5-AE-1300传感器具有700900nm的NIR灵敏度。在面向消费应用的图像捕获技术中，另一个发展趋势是继续提高分辨率。到 2005年年中，70%左右的手机相机已具有 VGA格式分辨率（640 480像素 但随后 的2006年，几百万像素的传感器就将占领50%的市场份额，而到2008年,其市场占有率预计将进一步 攀升至90%以上。为此,赛普拉斯

50、开发了一种用于蜂窝电话的 300万像素图像传 感器，该产品采用了 Autobrite技术,可进行12位模拟/数字转换，并提供了 72dB的宽 广动态范围，而目前市面上的10位模拟/数字转换器的动态范围仅为60dB。逐行 扫描模式中的帧速率高达30帧/秒,因而可录制实况 视频节目。在工业和商业领域中，这种发展趋势也很明显：赛普拉斯已推出一款用于 Kodak 数码相机 的1,300万像素/35mm图像传感器，另外,660万像素的IBIS 4-6600传感 器正在一种面向弱视 人群的自动阅读辅助装置中证明自己的卓越品质 一一它可在 一幅完整的标准A4页面上提供出色的分辨率。凭借技术实现系统集成由于蜂

51、窝电话、数码相机、MP3播放机和PDA等传统分离型功能设备的加速数字融合（即成为一部紧凑的消费型电子产品，导致人们 越来越希望至少具有部分自主性的子系统能够在一部设备中提供极为宽泛的功 能。这种趋势还将对专业测量技术产生影响:利用包含一个数码相机、PDA用户 接口和WLAN联网能力的便携式检验工具，光测试和监视的应用范围将得到有效的 拓展。作为一种平台技术,CMOS符合这一发展潮流:CCD图像转换器仍然需要采 用外部逻辑电路来实现控制和模拟/数字转换功能，而CMOS标准逻辑器件则 能够 把传感器、控制器、转换器和评估逻辑电路等全部集成到一块芯片之中。一个典型的例子如专门针对要求苛刻的消费应用而

52、制作的CYIWCSC1300AA芯片的图像捕获电路。它基于130万像素图像传感器CYIWOSC1300AA和一个 用于提供误差插补、 黑电平调整、透镜校正、信号互串校正、彩色马赛克修补、 彩色校正、自动曝光、噪声抑制、特 效和丫校正等等诸多功能的附加信号处理 器。集成更多的系统功能（一直到自主型光电传感器系 统是可行的,这主要取决于 诸如市场容量和开发成本等经济目标和限制因素。当今的CMOS图像转换技术不仅服务于 传统的”工业图像处理，而且还凭借其 卓越的性 能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外 ，它还能确保汽车 驾驶时的高安全性和 舒适性。最初，CMOS图像传感器被应用于工业图像

53、处理；在 那些旨在提高生产率、质量和生 产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍 然是至关重要的一环。据市场研究IMS Research的预测,在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年 成长率将达到6%,其中，在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将 不断扩大。在德国，据其全国工具机供应商协会 VDMA提供的数据，2004年的图像 处理市场增长率达到了 14%。市场调研In-Stat/MDR亦指出，单就图像传感器的次 级市场而言，其年成长率将高达30%以上,而且这种情况将持续到2008年。最为重 要的是:CMOS传感器的成长速度将达到 CCD传感器 的七倍，照相手机和数码相机 的

54、迅速普及是这种需求的主要推动因素。显然,人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即:与 垄断该领 域长达30多年的CCD技术相比,它能够更好地满足用户对各种应用中新 型图像传感器不断提升的品质要求,如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽 的动态范围、更高的分辨率、更 低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外， CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能 以经济的方式来实现的新颖应 用。另外,还有一些有利于CMOS传感器的 软”标准在起作用，包括:应用支持、 抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过 ，这种区别稍带几分任 意性，因 为这些标准的重要程度将由于应用的不同

55、 （消费、工业或汽车 而发生变化。细节表现中所面临的难题就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄一幅完整场景的照片是一件相当普通 的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了 ：有 些场合并不需要很高的全帧数据速率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场 景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况，那么分辨率低一点也是 完全可以接受的。在此基础之上才需要 借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟 着发生的动作将只在摄像机视场的某一部分当中进行 播放,而且，在所捕获的场景中 只有这一部分才是监控人员所关注的。对于只提供全帧图像的CCD图像传感器而言，只有采用一个分离

56、的评估电路 才能够提供两 个观测角度，这意味着处理时间和成本的增加。 然而，CMOS图像传 感器的工作原理则与RAM相似，所有的存储位均可单独读出。 CMOS传感器的二 次采样虽然提供了较低的分辨率，但是帧速率较高；而开窗口则允许随机选择一块感 兴趣的区域。CMOS传感器坐拥高灵敏度、宽动态范围和低功耗优势最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子（感光面积与整个像素面积之比 与量子效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量 的乘 积。CCD传感器因其技术的固有特性而 拥有一个很大的填充因子。而在 CMOS

57、 图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给 CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器 （APS,并且导致填 充因子降低,原因是 像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用 ，留给光电二极管的 可用空间 较小。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉 斯（FillFactory通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技 术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。nextpage另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明 条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态

58、范围将是十分有益的。CMOS图像传感器通过多斜率操 作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它 们共同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模 拟-数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡峭，以实现高灵 敏度和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作LUPA-4000将使高达90dB的光动态范围与一个10位A/D转换范围相匹配。 具有 VGA分辨率的IM-001系列CMOS图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽 车应用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达120dB的自适应动态范 围。面向汽车应 用的ACM 100相机模块就采用了这些传感器，这种相机模块据称 是同类产品中率先面市的全集 成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾 驶者保护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导向的未来汽车安全系统的关键元件。此外,对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS