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1 CMOS 圖像傳感器技術 從系統集成角度講，CMOS 技術通常是照相機系統及圖像采集設備實施平臺的最佳解決方案。CMOS 圖像傳感器能將其所有輔助電路集成到同一芯片上，因為這些電路都是以相同技術實施的。 CMOS 圖像傳感器滿足了現代圖像傳感器快速增長的應用要求。舉例來說，日益提高的要求有：簡化的系統集成；低功耗要求；靈活的圖象捕獲；多種快門類型；更高的動力。 便攜式設備對低功耗的要求尤其突出。CMOS 技術因其節能特性而聞名，是低功耗應用領域的理想選擇，因為它的電源電壓較低，僅 3.3 V。CMOS的另一優勢在于其不使用外部電路，因為一塊圖像傳感器芯片上可集成一切。就傳感器讀取而言，CMOS 提供了更多的可能性，因其具有與存儲器一樣的可自由尋址特性，而且還能讀出單獨的像素。多種多 樣的圖像次級采樣 (subsampling) 操作模式能夠以較低的分辨率實現更高的圖像速率，這是因為傳感器的工作帶寬大體保持不變。同樣，窗口函數 (window function) 也能大大加快對傳感器陣列有意義部分的讀取速度。 CMOS 技術為客戶提供了讀取全幀圖像的最佳性能。170 萬像素的 CMOS 傳感器能容易獲得1000幀/秒圖像。在這種高速讀取速度下也不會產生高功耗（它與噪音增大密切相關）等問題。 2 高分辨率傳感器 圖像捕獲發展的趨勢顯然是面向更高分辨率的。FillFactory 已經為柯達數碼相機提供了 35mm規格 1400 萬像素的圖像傳感器；不過，660 萬像素的傳感器 IBIS4-6600 已經能夠提供A4 頁面所需的良好分辨率了。此性能可為弱視力人士造就一款具有突破性的產品。下文將詳細介紹一款稱為MyReader的弱視力自動閱讀器，它的構建基礎是 FillFactory 提供的、先進的 CMOS 技術，可幫助弱視力人群閱讀任何書籍或信件，甚至能夠像視力正常者一樣進行書寫，從而改善弱視力者的生活。該設備在同一芯片上提供了由模擬圖像捕獲、數字化以及信號預處理構成的完整的子系統。其 2210 x 3002 像素的傳感器陣列建立在具有高填充因子的 3.5 x 3.5_m的3晶體管器件（受專利保護的 n-Well pixel 技術）基礎之上。具備 10 位分辨率的并行輸出轉換器可每秒生成 5 幀全圖像，采樣40 MSPS。 圖1：CMOS 圖像傳感器 IBIS4-6600 如果針對特別感興趣的圖像部分利用5種圖像子采樣操作模式中的一種或采用窗口功能，我們就能大幀提高圖像速率：VGA 格式（640 x 480 像素）的部分窗口輸出為每秒超過 80 幀。圖像傳感器還允許無損讀取，即采用相關雙采樣進一步消除噪聲。該設備提供黑白或彩色傳感器版本，具有紅、綠、藍彩色過濾器（RGB，Bayer 模式），采用68 引腳 LCC陶瓷封裝。表1 列出了其關鍵的技術參數。對于與標準視頻編碼器的連接而言，該圖像傳感器為圖像、掃描線路以及像素均提供了同步信號及 10 位圖像數據。 圖2 給出的結構圖顯示了圖像傳感器的架構，它基本上包括像素陣列、在 X 及 Y 軸方向的讀出移位寄存器、并行模擬輸出放大器以及降低固定模式噪聲的列放大器。位于相同芯片上的輔助電路完全與雙通道圖像捕獲區的電路隔離，也。這些輔助電路包含兩個可調整像素偏移水平的數模轉換器 (DAC)，還包括一個用于特殊功能的 DAC，以及兩個 10 位ADC，分別以 20 MSPS 的速率將模擬傳感器數據進行數字化。它們是工作在 40 MSPS的輸出速率上的多路復用模式。用于決定窗口函數的 X 及 Y 寄存器起始地址等許多參數都可通過三線接口傳輸至模塊，靈活性大幅幀增加。 圖2：高分辨率CMOS圖像傳感器IBIS4-6600結構圖 我們還提供一款評估套件，以支持 IBIS4-6600 用戶，其包括一個多功能數字 PCB（存儲器、序列發生器及 FireWi re 接口)以及一個帶有圖像傳感器的模擬 PCB。Visual Basic 開發環境實現了傳感器的圖像捕獲、復制以及圖像序列，并能夠以多種文件格式進行保存。操作過程中還可更改所有設置，因此可針對目標應用檢查及設置傳感器參數。 3 MyReader 弱視力自動閱讀器 視力下降尤其會影響閱讀能力，也給日常生活造成不便。僅德國而言，受影響的人群就超過 50 萬。起初，視力下降者會借助放大鏡的幫助進行閱讀，這種放大鏡只是采用光學放大的原理。隨著視力不斷惡化，這種方法就不夠用了，他們轉而采用不同類型的光電屏幕閱讀系統（視頻放大鏡）。 上述系統可通過半導體照相機捕獲書籍、雜志、報紙以及用藥手冊或說明上的內容，并在屏幕上顯示這些內容。即使是視力極其微弱的人，若使用更高的對比度，經過放大的圖像也能在一定程度上彌補其視力的不足。不過，必須手動將要閱讀的物件置放在放大設備下，因此我們還得從一行結尾移動至下一行的開頭。人工手動從事上述工作會造成許多不便，比如難以找到所需的正確行或列等。特別是在放大度很高的情況下，相關工作也會變得相當單調繁重，而且也妨礙了閱讀的進行，從而影響我們對文本的理解，破壞了閱讀的樂趣。這樣的閱讀也會使讀者疲憊不堪。 由于有了 660 萬像素的 CMOS 圖像傳感器 IC IBIS4-6600，我們得以推出閱讀設備。開發人員多年來努力改善閱讀設備，提高性能及用戶使用的便利性。目前，來自新西蘭的一項新的開發成果已登陸歐洲市場。一款領先的自動閱讀器在法蘭克福舉行的專業展覽 SightCity 2004 (www.sightcity.de) 上推出，專門為盲人和視力障礙人士提供幫助。與其前代產品不同，Pulse Data (www.myReader.com) 推出的新型 myReader 設備（圖 3）可掃描并捕獲的最大頁面格式為A4頁面，并以您希望的布局自動顯示：可在 15 英寸或 21 英寸無抖動顯示屏上斷行顯示（列布局）、連續行顯示（行布局），也可逐詞地顯示（詞布局），從而可根據用戶要求通過方便易用的控制設備隨意調整閱讀速度。在自動滾動技術的幫助下，我們不再需要通過 XY進行傳統的文檔“導航”。 圖3：針對視力減弱者推出的第一款自動閱讀器 因此，MyReader 使人們不再受困于視力問題，也不再為使用手工閱讀器而苦惱。該影像設備不僅能夠閱讀，而且還能幫助用戶寫信、找出填字游戲的答案或以即時寫入模式作記錄，這些功能都采用了 CMOS 技術提供的各種資源，從而使用戶能夠輕松完成其任務。高分辨率的CMOS 圖像傳感器正在征服越來越多的新應用領域，并改善著我們的生活。 |
