关于图像传感器的一些基本知识解析

CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异的影像品质,付出代价即是较高的电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果。但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压,读取前便将其放大,利用3.3V的电源即可驱动,电源消耗量比CCD低。

  图像传感器是传感技术中最主要的一个分支,广泛应用于各种领域,它是PC机多媒体大世界今后不可缺少的外设,也是保安监控产业中最核心的器件,包括光电鼠标、支持数码照相技术的手机以及消费电子、医药和工业市场中的各种新应用。每种应用都有其独特的客户期望、技术挑战和系统要求。


  图像传感器根据元件不同分为CCD、CMOS。


  CMOS图像传感器和CCD摄像器件在20年前几乎是同时起步的。CCD(ChargeCoupledDevice,电荷耦合元件)是应用在摄影摄像方面的高端技术元件,CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,金属氧化物半导体元件)则应用于较低影像品质的产品中。由于CCD器件有光照灵敏度高、噪音低、像素小等优点,所以在过去15年里它一直主宰着图像传感器市场。与之相反,CMOS图像传感器过去存在着像素大、信噪比小、分辨率低这些缺点,一直无法和CCD技术抗衡。但是随着大规模集成电路技术的不断发展,过去CMOS图像传感器制造工艺中不易解决的技术难关现已都能找到相应解决的途径,从而大大改善了CMOS图像传感器的图像质量。目前CMOS单元面积的像素数已可与CCD单元面积的像素数相比,从而使CMOS图像传感器也可以做到高分辨率。如果能将CMOS黑白与彩色图像传感器的信噪比再提高10dB,光照灵敏度再提高4~5倍,那么CMOS图像传感器取代CCD器件就指日可待了。如果再考虑到CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、高集成这些过去没有得到充分发挥的优点,在今后都能得到充分发挥,那么一个崭新的图像技术时代即将来临。据保守的估计,到2002年,CCD图像器件市场的一半将被CMOS图像传感器取代。


  CCD:电荷藕合器件图像传感器CCD(ChargeCoupledDevice),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,根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。


  CMOS:互补性氧化金属半导体CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带?C电)和P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。


  CIS(ContactImageSensor):接触式图像传感器于八十年代末应运而生,它是由CMOS工艺制作的传感器IC组成阵列,阵列的长度与原稿相同,光路由CIS本体决定,具有体积小、光路短等特点,组成的系统体积也小,而且安装简单,不需要调整光路,解决了图像光学信号均匀性和部件体积问题,便于实现产品的小型化。


  CCD的优势在于成像质量好,但是由于制造工艺复杂,只有少数的厂商能够掌握,所以导致制造成本居高不下,特别是大型CCD,价格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。到目前为止,市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器;CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上,若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用CCD感应器,厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传,甚至冠以“数码相机”之名。一时间,是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。


  CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异的影像品质,付出代价即是较高的电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果。但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压,读取前便将其放大,利用3.3V的电源即可驱动,电源消耗量比CCD低。CMOS影像传感器的另一优点,是与周边电路的整合性高,可将ADC与讯号处理器整合在一起,使体积大幅缩小。


  从产品的技术发展趋势看,无论是CCD还是CMOS,其体积小型化及高像素化仍是业界积极研发的目标。因为像素大则图像产品的分辨率越高,清晰度越好,体积越小,其应用面更广泛。

关于图像传感器的一些基本知识解析

该文观点仅代表作者,本站仅提供信息存储空间服务,转载请注明出处。若需了解详细的安防行业方案,或有其它建议反馈,欢迎联系我们

(0)

相关推荐

  • 指纹识别发展趋势与技术类型剖解

    目前在国内,指纹识别由于其发展时间长,且发展速度比较快,并且经过多年的市场推广和应用,在门禁、考勤、保险箱、身份认证等方面都有比较成熟的产品,同时由于其成本较其他识别技术低,更易推广和被用户接受。本文将重点探讨指纹识别技术的发展趋势和技术分类。

    2026年4月10日
  • 视频监控图像传感器CMOS技术发展分析

    近些年来,虽然CMOS芯片始终处在一个默默发展的态势。但是由于一直以来受到CCD传感器光环的覆盖,所以很难得到人们更多的关注。为了更好的实现图像处理能力,从CMOS的5T芯片开始采用了更加革命性的改进,在CMOS的技术应用中,开始应用globalshutter技术,应用较高的PLS,从而使CMOS单纯的在安防,手机,和电能等简单的成像领域,实现了向医疗应用,机器视觉等高需求的方向迈进。

    2026年4月10日
  • 身份证“网证”对接民生需求 人脸识别离不远了?

    而作为人脸识别技术最先也最普遍的一个应用,安防领域目前已经成为人脸识别技术的一片红海。当摄像头能够清晰拍摄到人脸时,索引系统能够自动将人脸与罪犯库里的数据进行比对,判断出现在摄像头里的行人是否在罪犯数据库里有存档,整个过程只需要2-3秒的时间。

    2026年4月10日
  • 日本四脚兽机器人亮相 用于检测核辐射

    据国外媒体报道,东芝近日发布了两台四脚兽机器人,该机器人将在日本福岛第一核电站里人们无法到达的地方工作。新开发的机器人或者说是四脚兽拥有四条带轮子的脚,可以上下楼梯、走过崎岖地形,而且还拥有避开低洼地坑的能力。此外,它还配备有摄像头和辐射剂量计,用于检测福岛核电站中残留的辐射浓度。

    2026年4月9日
  • 中国2018年将迈5G商用第一步 多领域新应用落地

    记者了解到,中国于2016年1月启动了5G技术试验,为保证实验工作的顺利开展,IMT-2020(5G)推进组在北京怀柔规划建设了30个站的5G外场。在5G第二阶段试验完成之后,第三阶段试验将于2017年底或2018年初启动;预计5G第一个标准版本将于2018年6月完成,完整版本或将于2019年9月完成,并有望在2020年实现大规模商用。

    2026年4月9日
  • 时代变迁:一体化摄像机发展与技术剖解

    随着红外摄像机的出现,今天红外一体摄像机在安防市场已“红”了起来,让我们不用担心漆黑的夜晚没有安全感,红外一体摄像机将给您黑夜生活带来一片安全的光明。与传统摄像机相比,红外一体摄像机体积小巧、美观,在安装方面具有优势,比较方便,其电源、视频、控制信号均有直接插口,不似传统摄像机有麻烦的连线。

    2026年4月9日