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          CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的圖像原理

          發表時間:2021-03-31 16:40【 閱讀量:-

            視覺傳感器的圖像采集單元主要由CCD / CMOS相機,光學系統,照明系統和圖像采集卡組成,將光學圖像轉換為數字圖像并將其傳輸到圖像處理單元。 常用的圖像傳感器主要包括CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。

            

            1. CCD圖像傳感器

            

            CCD和電子耦合組件就像傳統相機膠卷的光敏系統一樣,它是一種感測光的電路設備。  CCD圖像傳感器由三層微透鏡,彩色濾光片和光敏元件組成。  CCD圖像傳感器的每個光敏元件都由一個光電二極管和一個控制相鄰電荷的存儲單元組成。 光電管用于捕獲光子。 它將光子轉換成電子。 收集的光越強,產生的電子數量越多。 電子信號越強,記錄起來就越容易,而且不容易丟失,并且圖像細節也會更豐富。

            

           ?。?)CCD圖像傳感器的成像原理

            

            二極管用于將光轉換成電荷。 當攝影師完成聚焦并按下快門時,由光打開的快門會通過馬賽克色塊入射到CCD圖像傳感器上。 接收光電子裝置后,光敏二極管釋放電子,并且所產生的電子的數量與光電二極管感測到的光成比例。 曝光結束后,每個光電二極管包含不同數量的電子,并且我們在顯示器上看到的數字圖像由電子數量表示并存儲,然后控制電路從CCD讀取圖像,以合成這三個圖像。 紅色R,綠色G和藍色B的原色,并將它們放大并數字化。 這些數字信號存儲在數碼相機的緩沖區中,最后寫入相機的移動存儲介質中以完成數碼照片拍攝。

            

           ?。?)CCD圖像傳感器的優點

            

            高分辨率,低噪聲,高靈敏度,寬動態范圍,良好的線性特性曲線,大面積靈敏度,低圖像失真,改進,重量輕,低功耗,無磁場影響,良好的電荷轉移效率,批量生產,穩定 質量好,堅固,不易老化。

            

           ?。?)CCD圖像傳感器的缺點

            

            隨著CCD的應用范圍的擴大,其缺點逐漸暴露出來:首先,CCD芯片技術復雜,不能與標準工藝兼容。 其次,CCD技術芯片需要大的電壓和功耗,因此CCD技術芯片價格昂貴并且使用不便。

            

            2. CMOS圖像傳感器

            

            CMOS圖像傳感器的工作原理

            

            首先,外部光照射像素陣列,發生光電效應,并且在像素單元中產生相應的電荷。 行選擇邏輯單元根據需要選擇相應的行像素單元。 行像素單元中的圖像信號通過相應列的信號總線傳輸到相應的模擬信號處理單元和A / D轉換器,并轉換為數字圖像信號以進行輸出。 行選擇邏輯單元可以逐行或隔行掃描像素陣列。 行選擇邏輯單元和列選擇邏輯單元一起使用以實現圖像的窗口提取功能。 模擬信號處理單元的主要功能是放大信號并提高信噪比。

            

            另外,為了獲得質量合格的實用相機,芯片中必須包括各種控制電路,例如曝光時間控制,自動增益控制等。 為了使芯片中電路的每個部分都按照指定的速度工作,必須使用多個時序控制信號。 為了方便相機的應用,還需要芯片輸出一些定時信號,例如同步信號,線路啟動信號,場啟動信號等。

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