3D圖像感應器開發平台

3D圖像感應器開發平台

Most people understand that light takes a finite time to travel between two points -- that photons of light from two different stars, for example, may have started their journeys years, or even millennia apart. Since light travels essentially at a constant speed, if you know the time, you can calculate the distance.

The light illuminating each individual pixel in an image sensor comes from a different feature in the scene being viewed. Canesta recognized that if you could determine the amount of time that light takes to reach each pixel, you then could calculate with certainty the exact distance to that feature. In other words, you could develop a three-dimensional "relief" map of the surfaces in the scene.

傳統的圖像芯片的工作原理是：借助半導體的特性，在有光照時產生自由電子。Canesta的CMOS圖像傳感器的工作原理是一樣的，但結合了一個能夠以可見光照亮視景區的紅外發光二極管。每個像素中的電路計算紅外光到某個物體所需的時間，計算出來的數值實時構成了整個視景的3D深度圖。

　　Canesta公司首席技術官Cyrus Bamji指出：“我們的技術能借助一個真正的CMOS流程來獲得3D圖像。我們是通過檢測相位延遲來測量場景中每個像素的飛行時間來實現這一目標的，該飛行時間和所穿越的距離成一定的比例。”

　　Canesta表示，它的這一方案中所使用的紅外光源不斷發出一個50MHz的脈衝鏈。每個象素都有一個和光源同步的時鍾。它能夠輸出兩個信號，分別結合到兩個電容器上。通過電容器之間電壓的差異，可以將相位控製在高於1/300或者小於50微微秒。

　　SunShield技術可以不受光度影響而測量距離。即便光亮度極高(達到10萬lux)或者快門時間很長，甚至光照條件從早到晚快速變換，SunShield技術都能測量到距離。

　　環境光對於各象素電容器輸出電壓的影響是均等的，因此差別不會改變。但是，太陽光可能會比LED光亮1000倍(經光學濾波之後高50倍)，因此象素會很快飽和。

　　普通相機在明亮的日光下能夠增加快門速度或者透鏡，而像Canesta技術這樣的飛行時間係統則不同，必須以全靈敏度運行才能捕捉到最大量的紅外光。但是，在Canesta的技術中，紅外光照會在像素飽和之前停止，接著，通過顛倒並縮短象素電容器引線，環境光產生的普通模式信號會被剔除，而有用的查分信號則保留下來。這一操作和在沒有顛倒引線情況下兩個電容器被縮短時取消差分電壓的過程是正好相反的。

　　SunShield操作大概每100微秒重複一次，因此像素永遠都不會飽和。相比之下，小的差分電壓可以累計起來，並構成總的幀時間(光源的1百萬個周期內這個總的幀時間為30毫秒)。在每個幀的結尾，深度圖從所有象素累計的差分電荷中產生，而整個芯片會被重置，過程也會開始重複。

　　Canesta是一個將生產外包給Tower Semiconductor公司的無晶圓廠半導體公司。它的3-D CMOS圖像傳感器采用的是180納米製程。由於業務模式的限製，它一般把相機模塊銷售給OEM，並向那些想要自己生產3D相機的製造商提供技術授權。迄今為止它已經向OEM和製造商售出了大約100套開發套件，涉及到視頻遊戲、工業自動化和汽車等各個領域。據悉，本田過去三年就在Canesta的技術上投資了超過500萬美元。

　　Canesta預測它的首款麵向汽車的設計會用於一個“智能化”汽車安全氣囊，能以適合乘客提醒的力度釋放，另外也會推出麵向自適應巡航控製、盲點監測、後備報警係統、行人監測和泊車助手等等汽車應用的設計。


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Canesta公司宣佈為其新的Equinox感應器晶片推出一個完整開發平台，Equinox感應器晶片是一款低價即時3D感應器，它能使普通設備和機器「看見」周圍環境，並與之產生互動，新的開發平台包括單晶片3D「照相機」、用於接取個人電腦的USB介面，以及採用Windows的軟體開發環境。



此平台使設計者可以設想並快速做出原型產品。Canesta的Equinox晶片將場景解析成「畫素」，其過程與普通照相機晶片一樣，但它不是簡單提供每個畫素的亮度，而是提供每個圖像元素到感應器晶片的距離。該晶片將場景感知成一個三維立體對象，即便是使用微型電腦，如手機或PDA等普通設備也能進行處理這種對象。



採用Canesta的這種電子感知技術的一般應用包括，物體大小和深度檢測、圖像分割、對象分類、目標追蹤和位置分析，以及與人類交互。Canesta的電子感知開發套件(又稱EP DevKit)包含光源和匹配光源，根據視野不同有三種排序。EP DevKit DP208的視角為80度，DP205為55度，DP203為30度。



Canesta的EP DevKit中包含的軟體開發套件(SDK)提供應用編程介面(API)，以使用微軟Windows 2000或Windows XP PC上的Visual Studio 6.0來為DP200編寫和除錯C或C++應用程式。該軟體開發套件附帶說明文檔和代碼範例。並包含一套展示程式，可以展示感應器影像區域內放置的任何物體的彩色編碼3D視圖。該公司現已開始接受上述三種版本的EP DevKit的訂單。

相信科技開發全新光學式觸控模組
廣邀MCU與演算法合作夥伴共創觸控應用商機

繼蘋果推出i phone手機後，全球掀起一陣觸控熱潮，目前市場上所支援的觸控面板技術包括電阻式、電容式、光學式、聲波、紅外線及電磁式，其中又以光學式觸控技術最適合應用於AIO（All-In-One）PC市場，成為除了多點電容式觸控技術之外，另一個多點觸控的新星。

光學式觸控技術僅需要二個CMOS或CCD感應器，無需使用ITO導電膜，即可達到一般紅外線式觸控的功效，隨著PC尺寸需求的提升，相較於其他觸控技術而言，光學式觸控技術具有成本下滑空間較大與價格相對優勢等誘因，而且沒有尺寸愈大良率愈差的障礙，可支援19吋以上中大型尺寸的多點觸控應用，技術成熟度及成本優勢獲得許多系統廠的重視。
相信科技(Tust Tech. Co., LTD.)的母公司相互股份有限公司董事長陳旭東表示，相互公司自1989年成立，秉持著務實、正派的經營理念，持續提升品質及技術，印刷電路板事業提供雙層、單層、多層及特殊材料等技術，生產的印刷電路板可用於多功能事務機、手機及照相機。

看好光學觸控應用技術的潛力，相互股份有限公司於2009年投資成立相信科技公司，以光學式觸控模組的開發生產為主要業務，陳旭東並親自帶領具20多年豐富經驗的專業研發團隊，自行設計開發光學觸控模組與lens。模組大小僅為3mm*5mm*10mm, 厚度3mm甚至可精簡至2.5mm，與壹元銅幣相比較下，外型顯得格外輕薄短小，目前提供22吋解析度3200dpi與40吋解析度達6400dpi的模組。
光學式觸控模組主要包括光感測模組、光源模組與影像處理模組等三大部份。光感測模組是由影像感測晶片(image sensor)，鏡頭(Lens)及PCB所組成，影像感測模組又可分為線型感測晶片(linear sensor)與面積型感測晶片(area sensor)，前者具有擷取資料量少、傳輸速度快等特性。光源模組是由IR LED與反射板或導光板所組成。影像處理模組則包括硬體(MCU)與演算法軟體。

相信科技董事長陳旭東表示，由於不受限尺寸影響，目前在AIO PC市場的觸控應用以光學式觸控較成熟。而以大尺寸來說，光學式的成本又較電阻式與電容式少了一半。相信科技目前所提供的光學式觸控模組在光感測模組部份已自行開發完成並與幾家大廠合作及提供樣品做測試，光感測模組是採用linear sensor搭配lens，就X軸和Y軸所形成矩陣式排列，當手指接觸螢幕時遮斷其光源，進一步定義其座標位置。光源模組部份則採用導光板，亦有配合的廠商合作開發。

觸控技術在AIO(All-In-One)PC大尺寸市場的應用，已逐步擴展至公用顯示器裝置，像是銀行、劇院、博物館導覽，一指化的觸控新體驗已正式融入消費者的生活當中。相信科技副總經理王國銘表示，相信科技現階段具備模組量產接單能力，亦可接受單純的外掛式螢幕業務，現由建智股份有限公司(Sertek)代理其產品推廣市場。為提供更優化更好操作的介面，相信科技希望尋求影像處理模組(包含硬體MCU)與演算法軟體的技術合作廠商，廣邀觸控產業鏈夥伴，以共同開發整組光學式觸控模組，搶攻AIO PC市場及更多元應用的觸控商機。



reference data : http://www.eettaiwan.com/ART_8800345228_480102_NP_17b00130.HTM

http://sqa5.pixnet.net/blog/post/28495701

http://www.autooo.net/utf8-classid107-id44620.html

http://www.autooo.net/utf8-classid107-id44620.html

http://canesta.com/

http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?cnlid=13&id=0000167273_EGB1M4TT8M49JG2ONIKLE&ct=1