在產業應用中，包括工廠、交通系統、科學/醫療、零售、監控和機器人，影像感測器的使用正在顯著成長中，因為各公司亟思在流程中引入更強大的管控，以提高品質並控制成本。
在工廠裡，影像感測器為機器人提供視覺，藉以改善過程中和生產線末端的檢查，及改善工人的安全。在科學和醫療領域，影像感測器是數位放射顯影和分散式診斷的基本要素，用於X射線晶體學、DNA剖析、天文攝影等等。
圖1 影像感測器廣泛用於各種產業應用
在現代生活的許多方面，安全都是人們始終關注的問題。具有更高解析度和影像品質的影像感測器正用於無人機/UAV以強化國境安全。隨著影像感測器被用於監控十字路口和檢測道路交通違規行為，以及透過自動車牌識別(ANPR)識別車輛，道路也變得越來越安全。
隨著使用者需求的增加，影像感測器的功率和品質也在迅速提高，以增強現有應用的性能並賦能設備新的應用潛力。
高速全域快門/背照式技術提升影像感測器性能
影像感測的許多技術進步正在推動這些性能的提高。背照式(BSI)藉由翻轉矽晶片、行動布線前的光電陰極層，來重新排列感測器的關鍵成像元件，從而顯著提高對影像感測器至關重要的微光性能。
感測器可提供的每秒幀數(fps)，是決定影片來源品質的關鍵參數。若再結合提高的解析度，將意味著每幀中包含更多畫素資料，這有賴於大幅提高感測器架構的速度，才能提供無「抖動」的流暢影片來源輸入。
許多現代相機已經捨棄了機械快門，因為不僅往往大而笨重，而且在長期使用後容易發生故障。現代相機越來越多地使用電子快門，所有的畫素都被同時捕獲，這種技術被稱為「全域快門」。
由於感測器越來越多地被用於含運動因素的應用中(比如感測器在移動的車輛上，或是要拍攝的場景包含移動的物體)，因此需要採用快速全域快門的現代化感測器，來避免傳統「捲簾快門」技術導致的影像「拖尾」和其他不良的偽影。
相機設計各異成視覺系統開發挑戰
在為現代化應用設計相機時需要考慮許多因素，其中有不少與影像感測器的選擇有關，且往往是決定設計成敗的關鍵決策。
幾乎所有的應用都需要高解析度的影像感測器，比如在醫療應用中，相機要檢測出疾病的早期跡象，或在工廠品管檢查應用中，必須發現最小的缺陷。然而，隨著解析度的提高，設計的其他部分也會受到影響，需要更大的資料傳輸頻寬、更高的處理能力和更大的儲存容量。因此，選定的感測器必須足以完成任務，但又不能超標選用，否則將使設計的成本在幾乎所有方面都增加。
隨著影像感測器被使用在無人機/UAV和無人搬運車(AGV)等總是由電池供電的行動應用中，相機解決方案(包括影像感測器)的功耗如今已成為關鍵考慮因素。雖然影像感測器是個重要的功能，但它消耗的電量會耗盡電池，並縮短車輛每次充電後的續航時間。
在許多情況下，攝影機執行各種任務，需要不同的解析度，例如低解析度的攝影機用於簡單的檢測，而高解析度的攝影機則用於需要檢測細節的地方。然而為了使用不同的感測器來實現不同的解析度，在許多情況下，每個感測器都需要不同的設計，因而大幅增加了設計工作負擔(和時間)。即使設計完成了，由於每一個都相異，也難以發揮規模經濟的成本效益。
降低開發流程風險
許多首次採用影像感測器來為其產品加值功能的開發商，學習曲線可能非常陡峭。因此有些元件業者提供了全面的工具，以減少設計風險並引導工程師完成設計過程。在許多情況下，這些工具對經驗豐富的設計人員也很有價值，能協助在更快的時間範圍內進行概念驗證，接著無縫開發批量生產版本。
例如包含了七款家族式系列元件的XGS影像感測器，解析度從230萬畫素到1,600萬畫素的元件便採用符合業界標準的29mm×29mm布板相容的通用占位。同樣地，涵蓋2,000萬畫素到4,500萬畫素範圍的四款元件也具有通用的占位(表1)。
這種方法為設計人員帶來的明顯好處是，可把已知性能的單一相機硬體設計套用在每個不同解析度，且IP如韌體可在整個系列的相機中重複使用。這將最大化減少設計程序和風險，並可在量產時實現規模經濟。
在每個影像感測器中，即使是在微光條件下，其3.2µm畫素設計也可提供良好的影像品質和低雜訊水準。快速的全域快門能捕獲高品質的影像，而不會出現捲簾快門技術相關的偽影。有各種速度等級可供選擇，有效地利用了可用的介面頻寬，從而使設計人員能夠管理系統成本(圖2)。儘管具高性能，但解析度達4,500萬畫素的XGS元件即使在全速運行時，功耗仍低於1,000mW。
圖2 選擇影像感測器元件時，有許多值得考量的因素。
為了進一步支援設計工作，XGS有三種不同的評估系統可供選擇。首先，示範套件包括一個帶有DevSuite軟體的硬體平台，支援完整的感測器評估和取得所有暫存器。其次是X-celerator平台包括公共FPGA代碼，並可接Altera軟體和Xilinx開發環境介面。最後，X-Cube平台是完整的參考設計，用於29mm×29mm格式，使用Lattice FPGA進行HiSPi-to-MIPI轉換，以及DevSuite軟體進行影像擷取、處理和分析。
簡化設計有助首次導入視覺功能
影像感測在包括工業在內的許多應用領域迅速成長，因為它使系統能識別周圍的世界並與之互動。因此，為了提供最先進的解決方案，許多製造商開始首次提供視覺功能。
然而這將為設計人員帶來非常陡峭的學習曲線，尤其是當每種感測器解析度都需要專門的設計時。藉由如XGS系列的低功耗、低雜訊、高性能影像感測器，具有通用的占位面積，並提供多個易於使用的開發平台，可支援設計人員快速實現現代化的相機設計。
(本文作者為安森美半導體工業和商業解決方案部門產品線經理)