图像传感器原理及分类

时间:2018-03-12 23:19 点击:

图像传感器是各种工业及监控用相机、便携式录放机、数码相机,扫描仪等的核心部件。目前,这个快速增长的市场现在已经延伸到了玩具、手机、PDA、汽车和生物等领域。

本文引用地址:http://www.eepw/article/201710/365827

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图像传感器

图像传感器定义及种类

成像物镜将外界照明光照射下的(或自身发光的)景物成像在物镜的像面上,形成二维空间的光强分布(光学图像)。能够将二维光强分布的光学图像转变成一维时序电信号的传感器称为图像传感器。图像传感器,是组成数字摄像头的重要组成部分。

根据元件的不同,图像传感器通常可分为CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体元件)两大类。

除以上两大常用类型外,还有一种CIS(Contact Image Sensor的缩写,接触式图像传感器),一般用在扫描仪中。由于是接触式扫描(必须与原稿保持很近的距离),只能使用LED光源,其景深、分辨率以及色彩表现目前都赶不上CCD感光器件,也不能用于扫描透射片。

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接触式CIS

随着上世纪70年代和80年代固态成像应用的飞速发展,CCD技术和制造加工在光学特性和成像质量方面得到了最优化。在上世纪末的25年里,CCD技术一直统领着图像传感器件的潮流,它是能集成在一块很小的芯片上的高分辨率和高质量图像传感器。

而 CMOS图像传感器近年得到迅速发展,大有后来居上之势。CMOS在中端、低端应用领域提供了可以与CCD相媲美的性能,而在价格方面确实明显占有优势,随着技术的发展,CMOS在高端应用领域也将占据一席之地。

图像传感器的工作原理

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图像传感器的工作原理

图像传感器是一种半导体装置,能够把光学影像转化为数字信号。传感器上植入的微小光敏物质称作像素。一块传感器上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。它的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。

CCD及CMOS的发展历史和特点

CCD是在1969年由美国贝尔实验室(Bell Labs)的维拉?波义耳(Willard S. Boyle)和乔治?史密斯(George E. Smith)所发明。

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贝尔实验室

当时贝尔实验室正在发展影像电话和半导体气泡式内存。将这两种新技术结合起来后,波义耳和史密斯得出一种装置,他们命名为“电荷‘气泡’元件”(Charge “Bubble” Devices)。

这种装置的特性就是它能沿着一片半导体的表面传递电荷,便尝试用来做为记忆装置,当时只能从暂存器用“注入”电荷的方式输入记忆。但随即发现光电效应能使此种元件表面产生电荷,而组成数位影像。

到了70年代,贝尔实验室的研究员已经能用简单的线性装置捕捉影像,CCD就此诞生,CCD目前仍然广泛的应用在数码相机以及天文学等领域里。

我们都知道CCD是一种数码时代中代替传统胶片的介质,其工作原理也是借助着最初胶片上的化学物质对光的感应原理而演变过来的。

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它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要来修改图像。