CMOS圖像傳感器在安防攝像機(jī)中的應(yīng)用
1. CMOS和CCD圖像傳感器概述
隨著各式消費(fèi)性電子的興起，圖像傳感器已成為半導(dǎo)體業(yè)中最耀眼的明星產(chǎn)品之一，而在圖像傳感器中，CCD傳感器與新興成長(zhǎng)的 CMOS Sensor也逐漸找到自己的應(yīng)用市場(chǎng)，希望成為市場(chǎng)上的主流技術(shù)。CMOS 圖像傳感器與CCD 傳感器相比具有感光度低、信噪比高的缺點(diǎn)，但是其仍具有低功耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)。
針對(duì)全球Image Sensor (影像傳感器) IC元件市場(chǎng)分析，2010年全球Image Sensor 組件應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模為 7.1億美元，在經(jīng)過(guò)金融風(fēng)暴的影響后，仍持續(xù)呈現(xiàn)正成長(zhǎng)趨勢(shì)。TRI 預(yù)估在 2012年mage Sensor 市場(chǎng)之規(guī)模將近 8.5 億美元;Image Sensor 市場(chǎng)占比尤以CMOS Sensor 之比重極高，平均占比約在 9成左右;
CMOS Sensor 為相機(jī)模塊應(yīng)用市場(chǎng)最重要的影像傳感器應(yīng)用組件，其中應(yīng)用占比最高的為通訊電子商品，占整體 CMOS Sensor 市場(chǎng)的70%，而CMOS Sensor 市場(chǎng)的主要應(yīng)用包括安全系統(tǒng)、車(chē)用系統(tǒng)、PC相關(guān)周邊應(yīng)用、數(shù)碼相機(jī)等。IPad帶動(dòng)的平板電腦市場(chǎng)是CMOS Sensor成長(zhǎng)最快的應(yīng)用市場(chǎng)。
安防攝像機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)占圖像傳感器市場(chǎng)值1成之間，過(guò)去多使用 CCD 作為影像傳感器，近年來(lái) CMOS Sensor 的性能不斷提升，開(kāi)始打入長(zhǎng)久為 CCD Sensor 獨(dú)占的市場(chǎng)，主要偏向較低價(jià)的安防攝像機(jī);
CCD 與 CMOS 的技術(shù)特點(diǎn)
CCD 與 CMOS 的技術(shù)特點(diǎn)主要在于成像過(guò)程，集成度，功耗，性能指標(biāo)等方面。
1、成像過(guò)程
CCD 和 CMOS 使用相同的光敏材料，因而受光后產(chǎn)生電子的基本原理相同，但是讀取過(guò)程不同：CCD 是在同步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的配合下以幀或行的方式轉(zhuǎn)移，整個(gè)電路非常復(fù)雜，讀出速率慢;CMOS 則以類(lèi)似 DRAM 的方式讀出信號(hào)，電路簡(jiǎn)單，讀出速率高。
2、集成度
采用特殊制造工藝的CCD讀出電路比較復(fù)雜，很難將A/D轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、自動(dòng)增益控制、精密放大和存儲(chǔ)功能集成到一塊芯片上，一般需要多個(gè)芯片組合實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要一個(gè)多通道非標(biāo)準(zhǔn)供電電壓。借助于大規(guī)模集成制造工藝，CMOS 圖像傳感器能非常容易地把上述功能集成到單一芯片上，多數(shù)CMOS圖像傳感器同時(shí)具有模擬和數(shù)字輸出信號(hào)。
3、電源、功耗和體積
CCD 需多種電源供電，功耗較大，體積也比較大。CMOS 只需一個(gè)單電源(3V~5 V)供電，其功耗相當(dāng)于 CCD 的 1/10，高度集成CMOS 芯片可以做的相當(dāng)小。
4、性能指標(biāo)
CCD 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而 CMOS 正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，雖然目前高端 CMOS圖像質(zhì)量暫時(shí)不如CCD，但有些指標(biāo)(如傳輸速率等方面)已超過(guò)CCD。由于CMOS具有諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用CMOS圖像傳感器開(kāi)發(fā)出眾多產(chǎn)品。
富瀚微電子在2011年推出的FH8510是一款針對(duì)CIS(CMOS Image Sensor)的圖像信號(hào)處理芯片，具有強(qiáng)大圖像處理功能，支持多種圖像傳感器，集成了智能去噪、圖像增強(qiáng)、色彩校正、自動(dòng)曝光及白平衡等圖像引擎。它具有功耗低、分辨率高、配置靈活、定制化程度高等特點(diǎn)。提供NTSC/PAL視頻輸出。FH8510的OSD采用硬件圖像數(shù)據(jù)解壓縮技術(shù)，全部的OSD數(shù)據(jù)可放置在EEPROM內(nèi)。FH8510提供了一個(gè)IR LED的同步接口，保證在低光環(huán)境下IR LED的開(kāi)啟與攝像機(jī)彩色、黑白轉(zhuǎn)換同步?；谶@些強(qiáng)大的功能，F(xiàn)H8510提供了高性能的CMOS圖像信號(hào)處理平臺(tái)。
隨著CMOS傳感器和ISP芯片技術(shù)的快速進(jìn)步，廣大攝像機(jī)廠(chǎng)家將會(huì)有更多的功能豐富的方案選擇，CMOS傳感器在安防攝像機(jī)中將會(huì)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
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