文本將介紹高速CMOS圖像傳感器的類型及其應(yīng)用市場。高速傳感器適用于通用、高端或定制的高速攝像頭，而這些攝像頭可用于科研、汽車碰撞檢測、高速掃描、機(jī)器視覺和軍事研究等要求較高的幀速率運(yùn)動(dòng)捕獲的領(lǐng)域。傳感器分辨率從VGA級直到1萬像素不等，有的能以每秒10,000次全幀速率工作。 /]xd[^  
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傳感器架構(gòu)可由兩分式、四分式或一個(gè)像素陣列組成。輸出可為并行模擬輸出， 或一個(gè)10位數(shù)字輸出或數(shù)字串行 LVDS輸出。每個(gè)輸出可高達(dá)每秒5,000萬次的采樣速度，這樣就能實(shí)現(xiàn)每秒55億像素的吞吐量。迄今為止，該圖像傳感器是具有最高連續(xù)像素吞吐量的一款。圖像質(zhì)量至少達(dá)到10位精度，因此攝像頭數(shù)字化之后，數(shù)據(jù)吞吐量可為每秒55Gbit。這樣高速的應(yīng)用通常需要6個(gè)電晶體快照像素，且需要較高的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。圖像傳感器的靈敏度很大程度上取決于像素尺寸，而大的像素尺寸就需要大面積特定應(yīng)用的定制圖像傳感器。內(nèi)部多路復(fù)用技術(shù)可支持更高幀速率的隨機(jī)窗口。如果將窗口大小縮至較小的ROI（圈選目標(biāo)區(qū)域），那么最快速度器件的幀速率可達(dá)每秒170,000幀。大多數(shù)傳感器都采用0.25工藝。 )K2n!Fbd  
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目前，CMOS是高速成像所青睞的技術(shù)。在當(dāng)前市場中，我們可以發(fā)現(xiàn)高速圖像傳感器有三大發(fā)展趨勢，一是向極高速方向發(fā)展，二是向片上特性集成方向發(fā)展，三是向通用高速圖像傳感器方向發(fā)展。 /KKX;L[D(  
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分辨率和幀速率相結(jié)合，發(fā)揮著重要的作用。目前，我們可以推出1024×1024像素的圖像傳感器，工作速度達(dá)到每秒5,000個(gè)全幀。如果模數(shù)轉(zhuǎn)換為10 位的話，那么這就是說攝像頭上的總數(shù)據(jù)速率可達(dá)每秒55Gbit。為了實(shí)現(xiàn)傳感器上極高的數(shù)據(jù)速率和高圖像質(zhì)量，尤其是對這種高敏感度的應(yīng)用而言，我們不僅要設(shè)計(jì)出正確的電子線路，還要確保整個(gè)線路布局實(shí)現(xiàn)良好的平衡性。這就是說，電源線路應(yīng)實(shí)現(xiàn)極佳的分布，而且布局中每個(gè)線路節(jié)點(diǎn)的所有光學(xué)和雜散光靈敏反應(yīng)都應(yīng)得到很好的控制。并需要采用低功耗模塊設(shè)計(jì)，以確保滿足整體功耗要求。 rMlb
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高速成像領(lǐng)域還有另一種趨勢，就是把高速 ADC、時(shí)序發(fā)生器、LVDS發(fā)射器和校正算法的片上集成趨勢。這種圖像傳感器通常在速度和靈敏度方面不如上述圖像傳感器，但在易用性和系統(tǒng)集成功能方面頗有長處。目前市場上新興的第三種圖像傳感器就是通用高速圖像傳感器。具有模擬輸出或不具有時(shí)序發(fā)生器功能的老式（簡單式）通用圖像傳感器正在被速度更快、更復(fù)雜的圖像傳感器所取代。這種新型圖像傳感器使我們能在較短時(shí)間內(nèi)就設(shè)計(jì)出通用高速攝像頭。 5<w0*~Zd~  
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6晶體管像素 wq]nz!  
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賽普拉斯推出的大多數(shù)高速圖像傳感器使用了所謂的6晶體管（6T）像素。這種圖像傳感器有一點(diǎn)非常重要，就是其管線化全局快門特性。就全局快門而言，所有像素都同時(shí)啟動(dòng)和終止光集成，這對高速應(yīng)用控制所有像素的運(yùn)動(dòng)影像模糊非常重要。全局快門技術(shù)使圖像傳感器能固定高速運(yùn)動(dòng)場景。下圖給出了典型的高速捕獲順序（小彈頭擊中火柴棍）。管線特性確保像素陣列在讀取期間就能進(jìn)行下一幀像素中的光集成工作，這樣才能確保幀速率不受集成時(shí)間的影響。 *8XGo  
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典型的高速捕獲順序 $]81