相机的基本构成要素

视觉系统在许多应用中日益普及，提高了人们的整体生活质量。无论是检查食品缺陷的幕后工作、拍摄华丽的电影、在当地杂货店扫描条形码，还是通过视频会议连接全球各地的家人、朋友和同事，这些系统都已成为我们日常生活的一部分。优化相机设计是一项极具挑战性的任务，它涉及到许多元器件，所有这些元器件都需要无缝协作才能完成任务。因此，能够优化开发工作的工具和流程是确保这些设计快速发展、进一步改进的关键步骤。

在许多工业和消费应用领域，安森美（onsemi）都以成为感知领域的领导者而自豪，并不断努力提高我们的合作伙伴和客户的效率。我们致力于制造世界一流的传感器，但设计开发工具和构建生态系统同样重要。为了显著改善开发阶段，开发人员急需一个预先优化过的成像子系统。安森美开发了一个高级图像传感器模块参考设计 (Premier Reference Image Sensor Module，PRISM) 生态系统，大大缩短了原型开发周期，进一步减轻了工程负担，提高了相机质量，并最终帮助我们的客户实现产品快速上市。它适用于早期传感器评估、生态系统开发、系统原型构建、系统概念验证程序以及快速转换到大规模量产。本文为第一部分，将介绍相机的基本构成要素与传统相机的开发阶段。

查看视频一起来开箱安森美Premier 参考图像传感器模块(PRISM)

相机的基本构成要素

在开始开发之前，选择适合应用的完美传感器对于开发阶段的成功至关重要。以下是评估和开发相机所需的五个基本构成要素：

1. 镜头：将光线聚焦到传感器上，必须与传感器的光学格式完美匹配，以实现所需的视野、景深和传感器的有效分辨率。

2. 传感器：将光波聚焦到像素阵列中，对特定颜色进行多次优化，可读出数百万个像素供后续处理。

3. 接口：图像传感器与处理器之间的连接。经常被忽视的是速度和物理接口必须能够与图像信号处理（ISP）和/或系统芯片（SoC）进行通信。

4. ISP/处理器：图像信号处理器处理从图像传感器获得的原始数据，通过视觉图像或特定目的的机器视觉来产生期望的结果。

5. 应用软件：图像处理完成后，根据最终应用的预期目标使用该图像。

相机的基本构成要素及开发时间示例

安森美的 PRISM 系统以模块化形式提供优化镜头、传感器和接口的预先调试好的解决方案。借助 PRISM 的扩展生态系统，系统开发人员可以轻松地将 PRISM 集成到 ISP/处理器和应用软件中。

传统相机开发阶段

传统的相机设计分为五个主要开发阶段。本节将简要介绍这些阶段以及相机开发工程师面临的一些主要挑战。

1. 评估：在此阶段，设计人员使用评估工具对图像传感器进行评估，分析其性能和合格性。主要挑战包括获取评估所需的硬件和软件，以及具备足够的图像传感器知识和经验，以正确地对图像传感器进行合格性认证。此外，用于实际测试的外形开发也会延长这一阶段的时间。

2. 原型开发：在原型开发阶段，需要收集反馈信息，以优化系统设计。为此，开发人员需要了解所选图像传感器的主要功能、优势和优点，以及实现和与后端处理器的集成。

3. 传感器/SoC 驱动器和调优：这一阶段的重点是为系统芯片 (SoC) 开发传感器驱动程序，以连接、控制和操作图像传感器。通过调优图像传感器，可使其具有最佳特性，并在 SoC 中具有适当的参数、图像信号处理器和其他功能。调优需要对传感器和图像信号处理器有深入的了解，通常是设计中耗时较长的部分之一，需要针对应用完善图像。

4. 应用开发：应用开发阶段可使带有 SoC 的图像传感器在实际使用案例和场景中实现理想的图像性能。应用可能要求图像器件在特定或有时苛刻的光照条件下发挥其极限性能。

5. 生产就绪：这一阶段将工程版本转化为生产就绪设计。要易于在装配线上生产，对长期相机系统寿命以及所有相机元件的精密工具具有可靠的质量保证。

根据不同的应用，这一过程可能需要 20 周到 2 年的时间才能完成。正因为如此，不难理解为什么改进这一阶段如此重要。安森美开发的PRISM生态系统正是考虑到这一点，下一次我们将重点介绍安森美的PRISM生态系统及其工具。