Topaz是Teledyne e2v產品係列的最新成員，是工業CMOS圖像傳感器的一大重要進步。Topaz傳感器設有150萬像素和200萬像素兩種分辨率，采用了最先進的低噪聲
、僅2.5 x 2.5µm全局快門像素技術。它們提供的光電轉換性能是幾年前兩倍於其尺寸的像素所難以達到的，並通過1.2GHz的2通道MIPI CSI-2與CPU、ISP、DSP芯片組無縫連接，對於150萬像素版本
，在8bits下可達130 幀。

這些全新的1,920 x 1,080和1,920 x 800像素格式提供了功能強大的解決方案，並為許多應用提供了緊湊的移動設計。 裝在4.45mm寬的芯片尺寸封裝（CSP）中
，光學陣列與封裝的機械中心相匹配，從而設計出超薄的移動相機和模組。Topaz150萬像素傳感器具有獨特的2.4:1寬(kuan)高(gao)比(bi)，使(shi)其(qi)尤(you)其(qi)適(shi)合(he)快(kuai)速(su)移(yi)動(dong)的(de)物(wu)體(ti)或(huo)傳(chuan)送(song)帶(dai)上(shang)的(de)條(tiao)碼(ma)。現(xian)代(dai)製(zhi)造(zao)業(ye)和(he)物(wu)流(liu)配(pei)送(song)中(zhong)心(xin)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)傳(chuan)送(song)帶(dai)速(su)度(du)來(lai)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)力(li)水(shui)平(ping)。然(ran)而(er)
，這(zhe)受(shou)限(xian)於(yu)傳(chuan)統(tong)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)和(he)掃(sao)描(miao)相(xiang)機(ji)係(xi)統(tong)，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)在(zai)上(shang)述(shu)應(ying)用(yong)中(zhong)使(shi)用(yong)較(jiao)為(wei)傳(chuan)統(tong)的(de)4:3或方形格式的機器視覺傳感器，它們存在許多冗餘垂直像素的嚴重缺點，而且幀率較低。

Topaz新型傳感器的尺寸較小（4.45mm x 7.65mm）
，使其尤其適用於微型OEM條碼引擎設計
、移動終端和掃描器、物聯網、非接觸式認證係統、可穿戴設備、無人機和機器人。

不過，這不僅僅是尺寸問題。掃描快速移動的物體需要非常短的積分/曝pu光guang時shi間jian，以yi避bi免mian捕bu獲huo的de圖tu像xiang出chu現xian模mo糊hu。短duan的de積ji分fen時shi間jian意yi味wei著zhe積ji累lei的de光guang子zi更geng少shao，然ran後hou需xu要yao信xin號hao增zeng益yi來lai產chan生sheng適shi當dang的de灰hui度du值zhi和he對dui比bi度du。還hai有you一yi些xie進jin一yi步bu減jian少shao可ke用yong光guang子zi（甚至在它們到達圖像傳感器之前）的額外光學因素。值得注意的是
，需要高F數的鏡頭以確保在所需的工作範圍或距離上捕獲一個充分聚焦的圖像。更高的F數shu意yi味wei著zhe更geng小xiao的de光guang圈quan，從cong而er再zai次ci減jian少shao了le傳chuan感gan器qi上shang的de可ke用yong光guang線xian
，如ru前qian所suo述shu，增zeng加jia曝pu光guang時shi間jian並bing不bu是shi一yi個ge選xuan項xiang。那na麼me傳chuan感gan器qi的de低di光guang信xin噪zao比bi特te性xing將jiang是shi一yi個ge關guan鍵jian參can數shu，如ru果guo這zhe個ge參can數shu不bu佳jia
，唯wei一yi的de補bu救jiu措cuo施shi就jiu是shi增zeng加jia照zhao明ming。然ran而er，這zhe一yi措cuo施shi伴ban隨sui額e外wai的deLED和電源成本以及更為嚴格的熱管理設計
，以限製傳感器暗信號噪聲的增加，通常結節溫度每增加6到8度，暗信號噪聲就會增加一倍。

為了應對這些低光挑戰，較小的2.5µm全局快門像素具有"像素內"CDS（相關雙采樣），以實現通常為3個(ge)電(dian)子(zi)的(de)總(zong)讀(du)出(chu)噪(zao)聲(sheng)。同(tong)時(shi)，先(xian)進(jin)的(de)雙(shuang)導(dao)光(guang)板(ban)與(yu)零(ling)隙(xi)微(wei)透(tou)鏡(jing)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)提(ti)高(gao)進(jin)入(ru)像(xiang)素(su)感(gan)光(guang)區(qu)的(de)光(guang)線(xian)耦(ou)合(he)度(du)
，以(yi)實(shi)現(xian)低(di)光(guang)下(xia)的(de)良(liang)好(hao)信(xin)噪(zao)比(bi)。導(dao)光(guang)板(ban)和(he)微(wei)透(tou)鏡(jing)還(hai)能(neng)實(shi)現(xian)一(yi)個(ge)很(hen)寬(kuan)的(de)角(jiao)響(xiang)應(ying)
，更(geng)接(jie)近(jin)於(yu)背(bei)照(zhao)式(shi)像(xiang)素(su)，盡(jin)管(guan)Topaz采用正麵照明技術。這些"像素內"光學元件也減少了像素與像素之間的串擾，從而提供清晰圖像。

針對圖像質量的進一步討論需要重點關注暗信號及其對固定模式噪聲（FPN）的影響，尤其是在高溫環境下。高暗信號不均勻性（DSNU）往往會導致圖像中出現更多可見的VFPN/HFPN
，即使利用了補償技術。Topaz傳感器具備的兩個特性確保高溫下圖像質量的優越性。首先
，使用的半導體工藝節點對暗信號進行了充分優化，在25°C環境下通常隻有3.5e-，在60°C隻達到65e-。其次
，垂直和水平的FPN通過片上處理得以減少，即使在高溫下也能提供可利用的圖像。

Topaz的應用優勢

手持/固定和移動條碼讀取器，OEM掃描引擎，自動識別：

目前用於大多數條碼讀取器的CMOS傳感器約為100萬像素，各設備製造商正在進行價格競爭，利潤率受到侵蝕。Topaz這一新品屬於升級版
，由於其更高的分辨率和獨特的寬幅，可以實現更長或更寬的掃描範圍。這對需要較大麵積/視場（Field of View）的零售和物流掃描領域非常實用。相比於現有的解決方案，最終用戶受益於速度更快的傳送帶和更大的吞吐量。

文件掃描也需要寬幅
，並且在物流和包裹遞送的移動條碼終端中是一個特別實用的功能。

出色的性價比實現大批量采用。憑借微小的占地麵積，它們得以成為驅動全球最小的OEM掃描引擎和最薄的移動平台的理想選擇。在200萬像素全分辨率和最大幀率下
，工作功耗僅為200mW
，確保了手持和移動應用中更長的蓄電池連續使用時間。具有精細模擬增益控製的低光信噪比性能
，通過將LED功率預算降到最低，在係統層麵節約成本。

Topaz的嵌入式功能還能實現最快的條碼讀取優勢。快速喚醒模式使用專有的上電複位方法，確保在省電方案中通電後
，第一幀可以在10mS內解碼。憑借幀與幀之間的現場控製寄存器和下一幀的快速更新
，傳感器得以快速重新配置
，從而減少圖像數據的浪費。

為未來而建

用於零售業POS（銷售點）的固定式條碼掃描儀除條碼讀取外還趨向於物體識別，因此水果、蔬菜和不易讀取的標簽可以不受任何幹預地通過自助收銀台，改善顧客的購物體驗。RGB模式的Topaz可以增強物體識別能力，並為傳統的條碼讀取保持足夠的空間分辨率。

機器視覺、機器人技術和嵌入式成像應用：

憑借高效全局快門（在660 nm時1/PLS通常高於4000），Topaz得以成為通用機器視覺應用的高效傳感器，例如工廠自動化、自動檢測等。這些應用往往傾於方形陣列。為了實現這一點，Topaz可以在水平方向上進行裁剪或2 x 2像素合並，因此單一相機設計就能滿足所有要求。設有全麵觸發輸入和輸出（包括一個切換現場寄存器的硬件觸發輸入）。

jiqirenshebeiyongyujianxuanhefangzhihuojianghuowucongyigedifangyunzhilingyigedifang，shiyongerweitiaomaduquqishibiehuowuhuoliaoxiang，tongshiyezaigongchangchejianneijinxingdaohang。ruqiansuoshu
，Topaz專為這項工作打造。出於安全和避免碰撞，不時還需用到3D，由於設備體積較小

，小型立體3D相機係統易於設計。還有多個I²C地址（x2）
，因此最多2個獨立的傳感器可以占據同一控製總線。

隨著部署人工智能和機器學習，嵌入式視覺係統的普及已經顯著增加。Topaz可以成為這些係統的關鍵
，通過簡單的單通道或雙通道MIPI CSI-2接口，與通用的ISP處理器平台無縫連接。Teledyne e2v推出了協助開發人員完成特定任務的基本Linux驅動程序。計劃明年推出基於Topaz傳感器的光學模組，進一步簡化嵌入式計算機視覺係統的集成工作。

無人機、可穿戴相機和物聯網邊緣成像：

基於Topaz的較小尺寸
、重量和低功率，它還可應用於無人機或遠程物聯網相機等。全高清圖像格式與16:9顯示器的兼容性使該設備自然適合於遠程視覺檢查或監視應用。內部溫度傳感甚至可以提供額外的環境信息和/或進行校正溫度相關偽影。

醫學成像：

基於較小體積，牙醫行業可以受益於基於Topaz的口腔2D或3D相機。同樣，也可實現用於牙科匹配應用的彩色相機。

yigeriyishoudaorenmenguanzhudelingyushiyiliaodingdianzhaohusaomiaochanpin。tongguozhexieduogongnengshouchizhongduan，bingrennenggouzaijiatongguoshipintonghuayuyishengjinxingyuanchengyiliaojianzha。suizhegelihejiatinghulidexuyao，xinguanyiqingxianzhutuidonglezheyishichang。xiangjishizhexiezhongduandezuchengbufen，xuyaozhixingguangfangongneng
，lirunenggoufangdaquyuhejianceshuhoubanhenzuzhidejinzhanqingkuang。qitashengwushibiehejiliangrenwuyexushiyongtongyitaixiangji，Topaz就是一個理想的解決方案。

Topaz的主要性能參數和特點總結：

• 2.5 x 2.5 µm全局快門像素
• 分辨率（像素）1,920 (H) x 1,080 (V) 以及1,920 (H) x 800 (V)
• 黑白或彩色，設有微透鏡
• 1/3.2英寸光學尺寸與對角線CRA 14°或21°（200萬像素）或13.2°或20°（150萬像素）兼容
• 最大幀率：(150萬像素版本)：130fps@ 8bits, 80fps @ 10bits
• 最大幀率：(200萬像素版本)：100fps @ 8bits, 65fps @ 10bits
• 總讀出噪聲3.3e-
• 暗信號3.5e- @25°C
• 最大信噪比38dB
• MTF @ Nyquist, 在550 nm時高於60%
• 飽和容量通常為6,000 e-
• QE @ 550 nm時高於55%
• CSP封裝尺寸4.45 mm（V）x 7.65 mm（H）
• 實用片上嵌入式功能的摘要：
• 2種取景窗口模式（SIMR和MIMR）
• 圖像腳注中的圖像統計和直方圖
• 全麵I/O觸發功能
• 最多16倍的高性能模擬增益
• 快速喚醒
  ，少於10 ms內即可獲得第一幅優質圖像
• 基於幀與幀之間的現場控製寄存器
  ，由係統/軟件或硬件觸發
• 暗信號校正和VFPN/HFPN校正
• 片上電壓調節器/轉換器
• 最多1/64的亞采樣