近日，由《Vision Systems Design》舉辦的“視覺系統設計創新獎2022（VSDC Innovators Awards 2022）”正式揭曉獲獎名單。該獎項旨在表彰在產品或技術、應用程序或研發方面表現卓越的機器視覺行業公司。Teledyne e2v Topaz 產品憑借其創新的結構設計、出色的性能表現榮膺此次評選最高榮譽白金獎。

　　Topaz是世界上最小的全局快門 2MP 圖像傳感器。先進的 CMOS 技術使 Topaz 具有獨特的低噪聲特性和性能。它結合獨特的芯片布局和芯片級封裝（CSP），為移動應用提供理想的微型尺寸。

　　產品亮點

• 世界上最小的 2M 全局快門像素：

　　Topaz 2M 擁有世界上最小的全局快門像素，借助 TowerJazz 公司的65 nm 技術開發。該像素具有 8T 共享像素結構，兩個像素共享八個晶體管；因此結合了 6T 像素結構的優勢（如真正的相關雙采樣以降低時域噪聲）和 4T 結構的改進靈敏度。通過這種像素結構，Topaz 2M 在非常小的2.5 µm 像素間距內帶來低至3.5 e- 的讀出噪聲和高 QE。

　　在這個創新結構的基礎上，憑借像素表面的創新光學堆棧結構，Topaz 2M 具有卓越的靈敏度和角響應。像素通過無間隙頂部透鏡優化像素間距，但真正的創新在于“雙光管”架構，通過微光纖直接將光引導到光電二極管上。附加文檔包含該光學堆棧的截面圖。

• 緊湊性

　　Topaz 的設計具有獨特的緊湊尺寸。小像素間距使其具有微小的芯片和芯片級封裝。電子元件被放置在芯片的水平兩側，因此其高度只有4.45 mm，可以安裝在 PDA（個人數據助理）等移動平臺上。

• 獨特的嵌入式特性

　　模擬增益：模擬增益的高精細度允許客戶以固定的積分時間控制圖像曝光。16檔增益值在分貝域中是線性的。而通常圖像傳感器的模擬增益最多只有8個可能值。

　　子采樣：子采樣通過丟棄行而不改變視場，可以實現更快的傳感器讀出。與我們的其他傳感器相比，Topaz 的子采樣特性是獨特的，因為子采樣可以按行或按列進行。這讓客戶獲得不失真的低分辨率圖像，以保持其形狀格式。子采樣比可達64。

　　外部時鐘：外部時鐘頻率（振蕩器輸入）可以適應可用的系統時鐘。頻率可以是以下值之一：5 MHz；7.5 MHz；10 MHz；12.5 MHz；15 MHz；20 MHz；25 MHz；50 MHz；100 MHz。

• 周詳的傳感器設計

　　CMOS 圖像傳感器的設計通常只關注光電轉換性能，而 Teledyne e2v 拓寬思路，設計出非常緊湊的傳感器，將簡化條碼和視覺系統的設計。

　　利用2.5 µm 的全局快門像素，Topaz 2M 適合于1/3.2’’格式，并兼容廣泛的標準和具有成本效益的光學器件，如 M12 接口。其他同等甚至更低分辨率的傳感器卻需要更大的光學尺寸。Topaz 在移動平臺市場上具有廣泛的競爭力，特別是在 PDA 上，因為它實現了200萬像素全局快門傳感器能達到的最小高度。

　　除了光學格式外，光學中心的位置對相機尺寸也有很大影響。與競爭對手相反，Topaz 2M 的封裝和光學中心位于完全相同的位置，因此相機的外殼可以最小化。在目標應用程序中，減少占用空間以減少大小和重量的需求非常重要。

　　為了降低開發費用，Topaz 2M 提供1或2對 MIPI 接口，以適應客戶需求。該輸出兼容最廣泛的嵌入式圖像處理，如 Nvidia jetson 或 Nxp imx。

• 組合性能和緊湊性

　　利用像素內的真實 CDS, Topaz 2M 帶來了卓越的低噪聲性能（10 bit 下3.5 e-），具有優化的低噪聲讀出和量子效率。它使用戶能夠在較低的光照水平下工作，這是低光照應用所需的。Topaz 還具有出色的低光信噪比性能，因此允許短曝光時間，消除運動模糊和圖像失真。

• 低功耗

　　除了前面提到的差異，Topaz 的功耗比主要競爭對手更低或與其等同。這一特性使得它非常適合電池驅動應用，以增加電池自主性，減少設備熱量，降低設備成本。

　　應用場景

• ADCS和常規掃描

　　Topaz 2M 專為掃描應用設計，具有低功耗和7.65 x 4.45 mm 封裝，因此適合于手持和移動平臺。全局快門和低噪聲像素使其成為物流和零售領域快速移動條碼掃描的理想選擇。它具有卓越的低光信噪比性能和極佳的優化暗信號（在65 °C 僅有6.5 e-），還可以調整曝光時間，減少所需的光照功率和運動模糊。

　　Topaz 擁有快速喚醒模式，使用專有的上電復位方法，確保在省電方案中通電后，第一幀可以在10 ms 內解碼。

• 機器人和無人機

　　無人機（UAV）擁有嵌入式攝像機，通常快速移動，自動化機器人裝配市場則處理快速移動的物體。憑借快速全局快門像素和低負載重量和尺寸（得益于芯片級封裝），Topaz 成為上述兩類應用的理想選擇。其低功耗特性特別適合無人機應用，小尺寸則是立體3維機器人應用的福音。

• 機器視覺和邊緣物聯網成像

　　Topaz 擁有MIPI CSI-2 接口，可與廣泛流行的嵌入式成像 ISP 兼容，如 Nvidia jetson 或 Nxp imx（機器視覺市場上的一個標準）。

　　Topaz 的1.5 MP 寬畫幅衍生產品也可用于分類（食品、郵政、回收等）應用。得益于快速喚醒的低功耗特性，Topaz 還可以用于遠程物聯網邊緣設備的計算機視覺。

• AR/VR

　　AR/VR 技術市場正在增長，由于這類技術位于人眼附近，因此需要滿足一些要求。Topaz 非常理想，因為其低功耗降低了耳機的局部發熱，也使其適合電池驅動的 AR/VR 應用。其小光學格式適合于小模塊設計，能減少可穿戴設備的總重量和體積，提升用戶的舒適度。

　　此次斬獲 VSDC Innovators Awards 2022 白金獎，不僅是業內專家對 Teledyne e2v Topaz 產品的高度認可和肯定，更是對 Teledyne 在創新發展道路上的一種激勵。未來，Teledyne  將繼續秉持創新精神，創造出更多滿足用戶和市場需求的卓越產品。