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CCD图像传感器和CMOS图像传感器的图像原理

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人气:-发表时间:2021-03-31 16:40【

  视觉传感器的图像采集单元主要由CCD / CMOS相机,光学系统,照明系统和图像采集卡组成,将光学图像转换为数字图像并将其传输到图像处理单元。 常用的图像传感器主要包括CCD图像传感器和CMOS图像传感器。

  

  1. CCD图像传感器

  

  CCD和电子耦合组件就像传统相机胶卷的光敏系统一样,它是一种感测光的电路设备。  CCD图像传感器由三层微透镜,彩色滤光片和光敏元件组成。  CCD图像传感器的每个光敏元件都由一个光电二极管和一个控制相邻电荷的存储单元组成。 光电管用于捕获光子。 它将光子转换成电子。 收集的光越强,产生的电子数量越多。 电子信号越强,记录起来就越容易,而且不容易丢失,并且图像细节也会更丰富。

  

  (1)CCD图像传感器的成像原理

  

  二极管用于将光转换成电荷。 当摄影师完成聚焦并按下快门时,由光打开的快门会通过马赛克色块入射到CCD图像传感器上。 接收光电子装置后,光敏二极管释放电子,并且所产生的电子的数量与光电二极管感测到的光成比例。 曝光结束后,每个光电二极管包含不同数量的电子,并且我们在显示器上看到的数字图像由电子数量表示并存储,然后控制电路从CCD读取图像,以合成这三个图像。 红色R,绿色G和蓝色B的原色,并将它们放大并数字化。 这些数字信号存储在数码相机的缓冲区中,最后写入相机的移动存储介质中以完成数码照片拍摄。

  

  (2)CCD图像传感器的优点

  

  高分辨率,低噪声,高灵敏度,宽动态范围,良好的线性特性曲线,大面积灵敏度,低图像失真,改进,重量轻,低功耗,无磁场影响,良好的电荷转移效率,批量生产,稳定 质量好,坚固,不易老化。

  

  (3)CCD图像传感器的缺点

  

  随着CCD的应用范围的扩大,其缺点逐渐暴露出来:首先,CCD芯片技术复杂,不能与标准工艺兼容。 其次,CCD技术芯片需要大的电压和功耗,因此CCD技术芯片价格昂贵并且使用不便。

  

  2. CMOS图像传感器

  

  CMOS图像传感器的工作原理

  

  首先,外部光照射像素阵列,发生光电效应,并且在像素单元中产生相应的电荷。 行选择逻辑单元根据需要选择相应的行像素单元。 行像素单元中的图像信号通过相应列的信号总线传输到相应的模拟信号处理单元和A / D转换器,并转换为数字图像信号以进行输出。 行选择逻辑单元可以逐行或隔行扫描像素阵列。 行选择逻辑单元和列选择逻辑单元一起使用以实现图像的窗口提取功能。 模拟信号处理单元的主要功能是放大信号并提高信噪比。

  

  另外,为了获得质量合格的实用相机,芯片中必须包括各种控制电路,例如曝光时间控制,自动增益控制等。 为了使芯片中电路的每个部分都按照指定的速度工作,必须使用多个时序控制信号。 为了方便相机的应用,还需要芯片输出一些定时信号,例如同步信号,线路启动信号,场启动信号等。