視覺系統在許多應用中日益普及，提高了人們的整體生活質量。無論是檢查食品缺陷的幕后工作、拍攝華麗的電影、在當地雜貨店掃描條形碼，還是通過視頻會議連接全球各地的家人、朋友和同事，這些系統都已成為我們日常生活的一部分。優化相機設計是一項極具挑戰性的任務，它涉及到許多元器件，所有這些元器件都需要無縫協作才能完成任務。因此，能夠優化開發工作的工具和流程是確保這些設計快速發展、進一步改進的關鍵步驟。

在許多工業和消費應用領域，安森美（onsemi）都以成為感知領域的領導者而自豪，并不斷努力提高我們的合作伙伴和客戶的效率。我們致力于制造世界一流的傳感器，但設計開發工具和構建生態系統同樣重要。為了顯著改善開發階段，開發人員急需一個預先優化過的成像子系統。安森美開發了一個高級圖像傳感器模塊參考設計 (Premier Reference Image Sensor Module，PRISM) 生態系統，大大縮短了原型開發周期，進一步減輕了工程負擔，提高了相機質量，并最終幫助我們的客戶實現產品快速上市。它適用于早期傳感器評估、生態系統開發、系統原型構建、系統概念驗證程序以及快速轉換到大規模量產。本文為第一部分，將介紹相機的基本構成要素與傳統相機的開發階段。

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相機的基本構成要素

在開始開發之前，選擇適合應用的完美傳感器對于開發階段的成功至關重要。以下是評估和開發相機所需的五個基本構成要素：

1. 鏡頭：將光線聚焦到傳感器上，必須與傳感器的光學格式完美匹配，以實現所需的視野、景深和傳感器的有效分辨率。

2. 傳感器：將光波聚焦到像素陣列中，對特定顏色進行多次優化，可讀出數百萬個像素供后續處理。

3. 接口：圖像傳感器與處理器之間的連接。經常被忽視的是速度和物理接口必須能夠與圖像信號處理（ISP）和/或系統芯片（SoC）進行通信。

4. ISP/處理器：圖像信號處理器處理從圖像傳感器獲得的原始數據，通過視覺圖像或特定目的的機器視覺來產生期望的結果。

5. 應用軟件：圖像處理完成后，根據最終應用的預期目標使用該圖像。

相機的基本構成要素及開發時間示例

安森美的 PRISM 系統以模塊化形式提供優化鏡頭、傳感器和接口的預先調試好的解決方案。借助 PRISM 的擴展生態系統，系統開發人員可以輕松地將 PRISM 集成到 ISP/處理器和應用軟件中。

傳統相機開發階段

傳統的相機設計分為五個主要開發階段。本節將簡要介紹這些階段以及相機開發工程師面臨的一些主要挑戰。

1. 評估：在此階段，設計人員使用評估工具對圖像傳感器進行評估，分析其性能和合格性。主要挑戰包括獲取評估所需的硬件和軟件，以及具備足夠的圖像傳感器知識和經驗，以正確地對圖像傳感器進行合格性認證。此外，用于實際測試的外形開發也會延長這一階段的時間。

2. 原型開發：在原型開發階段，需要收集反饋信息，以優化系統設計。為此，開發人員需要了解所選圖像傳感器的主要功能、優勢和優點，以及實現和與后端處理器的集成。

3. 傳感器/SoC 驅動器和調優：這一階段的重點是為系統芯片 (SoC) 開發傳感器驅動程序，以連接、控制和操作圖像傳感器。通過調優圖像傳感器，可使其具有最佳特性，并在 SoC 中具有適當的參數、圖像信號處理器和其他功能。調優需要對傳感器和圖像信號處理器有深入的了解，通常是設計中耗時較長的部分之一，需要針對應用完善圖像。

4. 應用開發：應用開發階段可使帶有 SoC 的圖像傳感器在實際使用案例和場景中實現理想的圖像性能。應用可能要求圖像器件在特定或有時苛刻的光照條件下發揮其極限性能。

5. 生產就緒：這一階段將工程版本轉化為生產就緒設計。要易于在裝配線上生產，對長期相機系統壽命以及所有相機元件的精密工具具有可靠的質量保證。

根據不同的應用，這一過程可能需要 20 周到 2 年的時間才能完成。正因為如此，不難理解為什么改進這一階段如此重要。安森美開發的PRISM生態系統正是考慮到這一點，下一次我們將重點介紹安森美的PRISM生態系統及其工具。