圖像傳感器原理及分類

圖像傳感器是各種工業(yè)及監(jiān)控用相機(jī)、便攜式錄放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)，掃描儀等的核心部件。目前，這個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)現(xiàn)在已經(jīng)延伸到了玩具、手機(jī)、PDA、汽車和生物等領(lǐng)域。

圖像傳感器

圖像傳感器定義及種類

成像物鏡將外界照明光照射下的（或自身發(fā)光的）景物成像在物鏡的像面上，形成二維空間的光強(qiáng)分布（光學(xué)圖像）。能夠?qū)⒍S光強(qiáng)分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成一維時(shí)序電信號(hào)的傳感器稱為圖像傳感器。圖像傳感器，是組成數(shù)字?jǐn)z像頭的重要組成部分。

根據(jù)元件的不同，圖像傳感器通?？煞譃?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/CCD">CCD（Charge-Coupled Device，電荷耦合器件）和CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體元件）兩大類。

除以上兩大常用類型外，還有一種CIS（Contact Image Sensor的縮寫，接觸式圖像傳感器），一般用在掃描儀中。由于是接觸式掃描（必須與原稿保持很近的距離），只能使用LED光源，其景深、分辨率以及色彩表現(xiàn)目前都趕不上CCD感光器件，也不能用于掃描透射片。

接觸式CIS

隨著上世紀(jì)70年代和80年代固態(tài)成像應(yīng)用的飛速發(fā)展，CCD技術(shù)和制造加工在光學(xué)特性和成像質(zhì)量方面得到了最優(yōu)化。在上世紀(jì)末的25年里，CCD技術(shù)一直統(tǒng)領(lǐng)著圖像傳感器件的潮流，它是能集成在一塊很小的芯片上的高分辨率和高質(zhì)量圖像傳感器。

而 CMOS圖像傳感器近年得到迅速發(fā)展，大有后來居上之勢(shì)。CMOS在中端、低端應(yīng)用領(lǐng)域提供了可以與CCD相媲美的性能，而在價(jià)格方面確實(shí)明顯占有優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS在高端應(yīng)用領(lǐng)域也將占據(jù)一席之地。

圖像傳感器的工作原理

圖像傳感器的工作原理

圖像傳感器是一種半導(dǎo)體裝置，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。傳感器上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素。一塊傳感器上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。它的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

CCD及CMOS的發(fā)展歷史和特點(diǎn)

CCD是在1969年由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell Labs）的維拉？波義耳（Willard S. Boyle）和喬治？史密斯（George E. Smith）所發(fā)明。

貝爾實(shí)驗(yàn)室

當(dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)室正在發(fā)展影像電話和半導(dǎo)體氣泡式內(nèi)存。將這兩種新技術(shù)結(jié)合起來后，波義耳和史密斯得出一種裝置，他們命名為“電荷‘氣泡’元件”（Charge “Bubble” Devices）。

這種裝置的特性就是它能沿著一片半導(dǎo)體的表面?zhèn)鬟f電荷，便嘗試用來做為記憶裝置，當(dāng)時(shí)只能從暫存器用“注入”電荷的方式輸入記憶。但隨即發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)能使此種元件表面產(chǎn)生電荷，而組成數(shù)位影像。

到了70年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究員已經(jīng)能用簡(jiǎn)單的線性裝置捕捉影像，CCD就此誕生，CCD目前仍然廣泛的應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)以及天文學(xué)等領(lǐng)域里。

我們都知道CCD是一種數(shù)碼時(shí)代中代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠片的介質(zhì)，其工作原理也是借助著最初膠片上的化學(xué)物質(zhì)對(duì)光的感應(yīng)原理而演變過來的。

它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要來修改圖像。