近日，由《Vision Systems Design》舉辦的“視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新獎(jiǎng)2022（VSDC Innovators Awards 2022）”正式揭曉獲獎(jiǎng)名單。該獎(jiǎng)項(xiàng)旨在表彰在產(chǎn)品或技術(shù)、應(yīng)用程序或研發(fā)方面表現(xiàn)卓越的機(jī)器視覺行業(yè)公司。Teledyne e2v Topaz 產(chǎn)品憑借其創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、出色的性能表現(xiàn)榮膺此次評(píng)選最高榮譽(yù)白金獎(jiǎng)。

　　Topaz是世界上最小的全局快門 2MP 圖像傳感器。先進(jìn)的 CMOS 技術(shù)使 Topaz 具有獨(dú)特的低噪聲特性和性能。它結(jié)合獨(dú)特的芯片布局和芯片級(jí)封裝（CSP），為移動(dòng)應(yīng)用提供理想的微型尺寸。

　　產(chǎn)品亮點(diǎn)

• 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(shù)開發(fā)。該像素具有 8T 共享像素結(jié)構(gòu)，兩個(gè)像素共享八個(gè)晶體管；因此結(jié)合了 6T 像素結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)（如真正的相關(guān)雙采樣以降低時(shí)域噪聲）和 4T 結(jié)構(gòu)的改進(jìn)靈敏度。通過(guò)這種像素結(jié)構(gòu)，Topaz 2M 在非常小的2.5 µm 像素間距內(nèi)帶來(lái)低至3.5 e- 的讀出噪聲和高 QE。

　　在這個(gè)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，憑借像素表面的創(chuàng)新光學(xué)堆棧結(jié)構(gòu)，Topaz 2M 具有卓越的靈敏度和角響應(yīng)。像素通過(guò)無(wú)間隙頂部透鏡優(yōu)化像素間距，但真正的創(chuàng)新在于“雙光管”架構(gòu)，通過(guò)微光纖直接將光引導(dǎo)到光電二極管上。附加文檔包含該光學(xué)堆棧的截面圖。

• 緊湊性

　　Topaz 的設(shè)計(jì)具有獨(dú)特的緊湊尺寸。小像素間距使其具有微小的芯片和芯片級(jí)封裝。電子元件被放置在芯片的水平兩側(cè)，因此其高度只有4.45 mm，可以安裝在 PDA（個(gè)人數(shù)據(jù)助理）等移動(dòng)平臺(tái)上。

• 獨(dú)特的嵌入式特性

　　模擬增益：模擬增益的高精細(xì)度允許客戶以固定的積分時(shí)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(gè)可能值。

　　子采樣：子采樣通過(guò)丟棄行而不改變視場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)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(dú)特的，因?yàn)樽硬蓸涌梢园葱谢虬戳羞M(jìn)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(dá)64。

　　外部時(shí)鐘：外部時(shí)鐘頻率（振蕩器輸入）可以適應(yīng)可用的系統(tǒng)時(shí)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?shù)膫鞲衅髟O(shè)計(jì)

　　CMOS 圖像傳感器的設(shè)計(jì)通常只關(guān)注光電轉(zhuǎn)換性能，而 Teledyne e2v 拓寬思路，設(shè)計(jì)出非常緊湊的傳感器，將簡(jiǎn)化條碼和視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　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(biāo)準(zhǔn)和具有成本效益的光學(xué)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(xué)尺寸。Topaz 在移動(dòng)平臺(tái)市場(chǎng)上具有廣泛的競(jìng)爭(zhēng)力，特別是在 PDA 上，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了200萬(wàn)像素全局快門傳感器能達(dá)到的最小高度。

　　除了光學(xué)格式外，光學(xué)中心的位置對(duì)相機(jī)尺寸也有很大影響。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相反，Topaz 2M 的封裝和光學(xué)中心位于完全相同的位置，因此相機(jī)的外殼可以最小化。在目標(biāo)應(yīng)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(fā)費(fèi)用，Topaz 2M 提供1或2對(duì) MIPI 接口，以適應(yīng)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(nèi)的真實(shí) CDS, Topaz 2M 帶來(lái)了卓越的低噪聲性能（10 bit 下3.5 e-），具有優(yōu)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(yīng)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(shí)間，消除運(yùn)動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更低或與其等同。這一特性使得它非常適合電池驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，以增加電池自主性，減少設(shè)備熱量，降低設(shè)備成本。

　　應(yīng)用場(chǎng)景

• ADCS和常規(guī)掃描

　　Topaz 2M 專為掃描應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有低功耗和7.65 x 4.45 mm 封裝，因此適合于手持和移動(dòng)平臺(tái)。全局快門和低噪聲像素使其成為物流和零售領(lǐng)域快速移動(dòng)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(yōu)化暗信號(hào)（在65 °C 僅有6.5 e-），還可以調(diào)整曝光時(shí)間，減少所需的光照功率和運(yùn)動(dòng)模糊。

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

• 機(jī)器人和無(wú)人機(jī)

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

• 機(jī)器視覺和邊緣物聯(lián)網(wǎng)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(jī)器視覺市場(chǎng)上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）。

　　Topaz 的1.5 MP 寬畫幅衍生產(chǎn)品也可用于分類（食品、郵政、回收等）應(yīng)用。得益于快速喚醒的低功耗特性，Topaz 還可以用于遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的計(jì)算機(jī)視覺。

• AR/VR

　　AR/VR 技術(shù)市場(chǎng)正在增長(zhǎng)，由于這類技術(shù)位于人眼附近，因此需要滿足一些要求。Topaz 非常理想，因?yàn)槠涞凸慕档土硕鷻C(jī)的局部發(fā)熱，也使其適合電池驅(qū)動(dòng)的 AR/VR 應(yīng)用。其小光學(xué)格式適合于小模塊設(shè)計(jì)，能減少可穿戴設(shè)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(jiǎng)，不僅是業(yè)內(nèi)專家對(duì) Teledyne e2v Topaz 產(chǎn)品的高度認(rèn)可和肯定，更是對(duì) Teledyne 在創(chuàng)新發(fā)展道路上的一種激勵(lì)。未來(lái)，Teledyne  將繼續(xù)秉持創(chuàng)新精神，創(chuàng)造出更多滿足用戶和市場(chǎng)需求的卓越產(chǎn)品。