隨著第四代CMOS成像技術的出現，許多新興應用開始升溫，這些應用能幫助人們更好地與機器互動，或者使機器更好地與環境互動。很多汽車應用場景就涉及HMI或MEI解決方案。例如，汽車後視鏡是否應該自動轉動以便定位在人眼觀察的最佳位置。在汽車之外的領域，人們每天都與很多感測器進行互動，在這些方面，如果使用成像元件效果會更好，不過由於成本因素，這種方案還未被廣泛採用。
以自動門為例。自動門的工作原理基於一個可作出二元判定的感測器，判斷在某個區域內是否有物體出現。如果有物體出現在這個區域內，門就會打 開，不管該物體是朝門的方向移動還是僅經過這個區域。無論物體移動的速度有多快，門打開的速度都是相同的，且無論物體移動的速度有多慢，在一段時間後門都 會自動關閉。透過使用一個成像元件，不但能檢測到是否有物體出現，而且還能判斷出其運動趨勢和速度。這種決策樹方法可嵌入到CMOS成像元件中。透過這種 方法，可確保只為那些真正要出入建築物的人開門，而不會為那些僅經過門旁邊的人開門，可避免建築物內的熱量或冷氣流失，還可調節門開關的速度。
設想一下，當室外溫度低於-5℃時無法打開門的情形。另一種情形是，當行走不便的人士通過門時，門應該保持較長時間的開放狀態，以免突然 關上撞到此人。自動門的應用可擴展到電梯及人行道。不久的將來，將有幾種家庭機器人可協助人們清潔地面、窗戶、浴室及修剪草坪。這些機器人不僅要能確定他 們工作的邊界，還需識別人或動物的出現，以免誤傷到他們或造成自身損壞。例如，當機器人割草機正在割草，或機器人除草機正為那些看起來像野草的植物噴洒除 草劑時，它能檢測到人或動物的出現並停止工作，將成為關鍵功能。
這些實例考慮了家庭機器人在HMI方面的問題，但在MEI方面呢？如果機器人能自動形成一個家庭環境的三維圖，它將能確定充電站以及需要 清潔的房間位置，以便在電力不足時返回充電站，即使家具的位置發生變化，機器人也能做出正確判斷。如果機器人能識別地毯邊沿，就可避免將地毯捲進機器中。 採用成像元件，機器人割草機不僅能判斷是否有人出現在其工作區域內，還能計算出工作區域邊界。它能夠看到草坪的盡頭，以及車道和花壇的位置，不會進入這些 區域內。在這些應用實例中，成像元件能幫助機器更好地與環境互動。
另外一種應用是視覺和動作追蹤。對於HMI空間，視覺檢測能幫助改善人與電腦或其他運算設備互動的方式。如果後台應用變成前台應用又會如 何呢？相信會帶來一些幫助。例如，當人在電腦顯示器下方輸入文字時，如果系統能識別到人的視覺在頁面下沿，並適當地移動頁面，將會很方便。這種情況採用視 覺檢測就能實現。對於普遍存在的運算應用而言，兩個較大的問題是功耗與數據輸入方法。視覺追蹤有助於降低功耗。例如，若能確定人眼沒有注視設備的螢幕，系 統就可以關機，但也必須能在人眼注視螢幕時恢復系統，而且處理速度要快。
要實現這樣的功能，必須確保成像元件和視覺檢測處理的功耗只佔很小一部份，否則這種功能將毫無意義。這意味著必須針對應用來設計成像元件 和判決邏輯，以獲得最佳匹配。目前的第四代CMOS成像設計方案顯示，問題並不在於方案本身能否實現，而在於從商業角度看是否應該實現。在數據輸入方面， 如果可以使用視覺檢測功能，就能方便地操作小型顯示器的螢幕和圖示，而無需用一隻手握住設備，用另一隻手來使用輸入筆。
能跳過電視廣告的數位錄影機正迫使電視產業改變其獲利方式。一旦具有互動功能，電視就能實現更好的配置。例如，可讓觀眾選擇電視節目中的 物品，並顯示可在什麼地方買到，或取得這個產品的優惠券，這將使產品展示提升到全新水準。如果將成像元件嵌入視訊轉換盒或電視中，就可透過遙控器甚至觀眾 的手控制畫面中的指針，當指針落到某個可提供的物品上時，突出顯示這個物品。一旦觀眾選擇了該物品，相關資訊就會發送到他的電子郵箱，或在螢幕下方滾動顯 示。在觀看電視節目的過程中，用戶就可以選擇購買，並要求遞送。
以上僅僅是HMI/MEI應用的幾個例子。要真正實現廣泛的市場應用，成像元件的設計必須符合整個系統的約束，還要在改善性能的同時降低系統成本。
上述例子只是成像元件在人們生活中獲得廣泛應用的很小一部份。無論是在娛樂、安全、健康、舒適或是便利方面，成像系統都將有助於使人們的生 活更加愉快，並降低人類與週邊世界進行互動的壓力。而實現這些應用的關鍵在於採用系統級方法來設計成像元件，考慮到系統層面的問題，在適合應用的同時還要 確保與整個系統架構吻合。第四代CMOS成像器概念已被應用到上述市場中，而對目前仍採用基本解決方案的應用而言，採用CMOS成像器也只是時間問題。
作者：Paul Gallagher
新市場開發總監
pgallagher@micron.com
美光公司成像部
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