CMOS 图像传感器主导多种应用，提供巨大市场机遇

CMOS图像传感器驱动先进的汽车应用方案

随着汽车成像系统变得更加复杂、要求更苛刻，CMOS图像传感器也在不断发展和改善，从而有效地满足新时代汽车智能解决方案的要求。 CMOS技术的改进得益于在过去十年中产业在新技术方面数十亿美元的研发投资。由此带来的技术进步可使汽车OEM厂商差异化他们的产品，并提供先进的和所需要的功能。更重要的是，这些技术进步也帮助汽车系统OEM制造出操作简单、且更安全的汽车，满足消费者和政府机构的需求。一个典型的例子是美国政府提出的新要求，该要求将导致强制安装后视系统，也就是通常所说的备份（backup）摄像系统。

显然，CMOS图像传感器是这种汽车子系统的重要组成部分，一个备份相机等看似简单的应用，却对工作温度范围、传感器的动态范围、光谱范围、甚至功耗等都有相当严格的要求。至少在某些情况下，CMOS图像传感器是唯一能满足所有规格要求的成像解决方案，而通过 CCD根本无法实现。

其他重要的先进驾驶员辅助解决方案（ADAS）包括：结合使用CMOS成像器、测距技术和其他车载传感器的车道偏离警告系统，可以帮助司机行驶在自己的车道内；结合CMOS图像传感器、超声波传感器和线驱（drive-by-wire）功能实现的驻车距离控制系统甚至自动平行停车系统；依靠CMOS图像传感器实现的标志识别系统，可用来帮助司机避免事故的发生；自适应巡航控制（adaptive cruise control）系统，可以通过使用CMOS传感器和测距仪来防止在高速公路上发生意外事故。上述提到的例子只是数十个已经生产或者正在开发的汽车成像应用中的一些而已。

这些各式各样的汽车安全性和方便驾驶系统可分为场景观察和场景处理应用。

场景观察应用是把视觉信息传达给司机。上述提到的备份摄像系统是一个典型的例证。在这些应用中，对图像传感器的关键要求包括高工作温度、卓越的低光照性能、宽动态范围（WDR）和低功耗等等。当然，在达到这些性能的同时，也必须同时符合汽车质量标准，并在高批量下实现更低的单位成本。

举例来说，Aptina公司的MT9V128和MT9V129是专为汽车场景观察应用而设计的VGA系统级芯片（SOC）解决方案。同样，Aptina公司为下一代场景观察摄像头提供先进的百万像素级（MT9M024）解决方案。
场景处理汽车应用往往需要CMOS图像传感器提供信息，结合其他系统的输入信息，来做出警告驾驶员、甚至调整汽车的路径或速度等具体决定。车道偏离预警系统是场景处理系统的一个很好例证。

对于场景观察和场景处理应用，CMOS图像传感器技术由于其在大多数环境下都拥有优越性能，正在取代CCD传感器，而成为高批量成像解决方案的理想选择。IMS预测，汽车应用的CMOS图像传感器出货量将从2009年的约900万件，增长到2017年的约5000万件。考虑到汽车产品的长生命周期，CMOS图像传感器在汽车市场将注定有一个史无前例的高速增长，这对于汽车OEM是好消息，可使产品在性能和成本等方面进一步改善。

IP相机监控系统需要CMOS成像器

监控行业正在经历一个重要的转型期，主要是从基于CCD的闭路电视（CCTV）模拟系统转向更为先进的数字互联网协议（IP）监控解决方案。

在监控市场，趋势也类似于本文讨论的其他领域，CMOS图像传感器的卓越技术正在提供许多新特性和新功能，这些特性和功能也给监控系统的OEM提供了关键的差异点（differentiators）。

用CMOS图像传感器实现的IP监控系统更为经济，也更容易安装。例如，一些具有市场前瞻性的监视系统OEM正在启动一个全新、批量潜力巨大、客户自己完成(DIY)的监控细分市场，家庭和小型办公室DIY监控系统的费用可能低至100美元，并可能触发比CCD闭路电视系统曾经期望的更大的监控市场。

与闭路电视系统相比，IP摄像系统具有多种优势。它无须考虑几十年前建立的National Television System Committee (NTSC)和Phase Alternating Line (PAL)分辨率标准等障碍限制。 IP摄像系统也是增加百万像素图像传感器应用的一个机遇。此外，许多当今的IP摄像头系统都采用宽动态技术，使相机可放在几乎任何地方，因为它解决了在非常灰暗和非常明亮的环境中都可以捕获清晰图像的挑战。而不具备宽动态技术的IP摄像系统则有图像曝光不足或曝光过度的风险，这些都是图像监控市场不可接受的。

许多IP摄像头解决方案还可提供嵌入式的视频处理，分析实时视频流，以便及时发现或跟踪人或事件。此前，这种功能需要一些服务器和相当大的处理能力。数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）技术，以及较轻的启发式视频处理算法（lighter heuristic-based video processing algorithms）的改进，使得人们有可能在实际相机上进行大部分图像分析。这种分析可能包括背景建模（background modeling）、前景提取（foreground extraction）、二进制大对象（BLOB）监测、甚至光流分析等等。所有这些不同的组件和功能可集成到摄像系统，而无须增加很多成本。

IP摄像系统中使用的图像传感器必须提供相对较高的分辨率，或者720P或者1080P，同时也需要达到比较快的帧率，譬如每秒60帧（fps）。虽然标准的视频帧率只有每秒30帧，但每秒60帧的速率为相机制造商提供了高灵活性，以适应快门在场景中捕获快速移动物体需要的宽度。此外，如博彩等娱乐场所要求高帧率视频监控，以便捕获违法定罪所需的证据。

在所有照明条件下高品质地捕获每秒60帧高清视频很具有挑战性。百万像素的传感器虽然可以提供宽动态范围或者卓越的低光照敏感度，但通常不能同时达到上述两个目标。幸运的是，这种情况正在改变。用Aptina公司DR-PIX技术和多重曝光宽动态范围成像技术设计实现的高清百万像素传感器可以同时实现上述两个指标。

Aptina的DR-Pix技术允许可编程转换增益调整，使全域所有像素与场景整体亮度水平相匹配。这项技术，再配合以真正的相关双采样（correlated double sampling），使高清成像器达到低于2E–RMS的读出噪声和超过60％的量子效率（QE）。