接触式图像传感器(CIS)及应用.
CCD与CIS
CCD与CISCCD技术CCD是英文Charge Coupled Device的缩写，中文译名即“电荷耦合器件”。
从功能上看，它负责将镜头传来的光信号转换为电信号，类似于普通光学相机的胶片。
CCD光电转换是通过CCD上面布满的许多感光点（MOS电容）来实现的。
一张图片，就是通过这一个个的感光点来描述其色彩、亮度与灰度的。
对CCD感光点，我们通常的另一种描述是“像素”。
理论上，像素越多，获取影像时就能使影像分得更精细，对影像的描述也会更精细。
也就是说，要提高影像的分辨率，最直接的方式就是提高像素个数，即CCD感光点的个数。
电荷耦合器件（CCD）将接收到的光投射到感光系统中，感光系统的硅材料表面部分被分割成若干个正方形感光单元，感光单元间的间距是几微米（以5.25微米为例）。
扫描仪对图像画面进行文档扫描时，线性CCD将扫描图像分割成一条线，该线上排列着5000个感光单元（或称为像素）；对图像进行彩色扫描时，线性CCD将扫描图像分割成3到4条平行线，每条平行线都配有不同颜色的滤色装置。
几何精度规格对CCD扫描仪的作用。
想要得到一个400dpi光学分辨率的扫描仪，生产者需要设计一套光学系统能够将1／４００英寸原稿的square pixel反射到5.25ｕm square pixel的图像传感器中这之间的比例是12︰1。
处理这些需要一系列的透镜准确的将颜色分离成相应的单色信息。
然而透镜和反射镜的使用会产生一些色彩偏差和光学像差，偏差的大小是由透镜和反射镜的性能以及生产者所提供关键组成部件的质量决定的。
CCD大幅面扫描仪的生产者还需要设计一套光源系统，通常情况下是利用一个到两个冷光源。
厂家所提供光源设备的性能越高，用户处理CCD的输出效果越强，从而CCD扫描仪越能最优化的完成色域和景深。
在感光系统中颜色的种类是由“白色”光源与滤色装置的相互作用决定的。
（光源的颜色和滤色装置的性能都取决于厂家的选料）。
冷光源的是使用意味着在使用前先进行预热是非常有必要的，通过加热荧光器来稳定光源。
接触式线阵相机(CIS相机)-1
接触式线阵相机(CISC:Contact Image Sensor Camera)接触式线阵相机（CISC :Contact Image Sensor Camera)是采用接触式图像传感器的线阵相机。
CIS（Contact Image Sensor，接触式图像传感器），是继线阵CCD、CMOS技术之后发展完善的一类新型光电成像传感器。
其将柱状透镜（Rod Lens）、LED阵列光源、感光元件阵列、信号放大电路集于一体，由光源发出的光线经被扫描物反射后，通过柱状透镜投射聚焦于感光元件阵列，由感光元件阵列将光信号转化为电信号并经信号放大电路进行放大输出，经后端处理后直接形成扫描对象的完整影像。
CIS分为单色和彩色两种，因此接触式相机也分为单色和彩色两种。
由于CIS的整体集成性（省去了传统成像方式的光学镜头），传感器体积可有效控制，在设备便携性、安装调试、整体集成方面相比传统的“CCD/CMOS+光学镜头”方式优势明显，可见图1-3；采用LED光源阵列可有效控制设备功耗，使用寿命长，且无需预热；采用柱状透镜实现物体与感光元件1:1成像，无传统光学透镜的像场几何畸变，对物体高质量还原，在成像质量上优势明显。
接触式线阵相机应用接触式线阵相机的典型应用领域是连续材料（如PCB、FPD、半导体晶圆、钢铁、玻璃制造、造纸、纺织、印刷等行业）的自动光学检测。
被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台相机对其逐行连续扫描 , 以达到对其整个表面均匀检测。
可以对其图象一行一行进行处理 , 或者对由多行组成的面阵图象进行处理。
另外线阵相机非常适合测量场合，这要归功于传感器的高分辨率 , 它可以准确测量到微米。
由于接触式线阵相机所固有的优势（体积小、功耗低、成本优势），在很多领域已替代线阵CCD相机，因此其自诞生以来，即得到了各行业的关注与应用。
国外厂商早已开展了CIS图像传感器的应用研究，并在各个行业占据了统治地位。
CIS应用原理简介
CIS应用原理简介
一般最基本的CMOS图像传感器是以一块杂质浓度较低的P型硅片作衬底，用扩散的方法在其表面制作两个高参杂的N+型区作为电极，即场效应管的源极和漏极，再在硅的表面用高温氧化的方法覆盖一层二氧化硅(SiO2)的绝缘层，再在源极和漏极之间的绝缘层的上方蒸镀一层金属铝，做为场效应管的栅极。
最后在金属铝的上方放置一光电二极管，这就构成了最基本的CMOS图像传感器。
为使CMOS图像传感器工作，必须在P型硅衬底和源极接电源负极，漏极接电源正极。
当无图像光信号照射到光敏二极管上时，源极和漏极之间无电流通过，因此无信号输出；当有图像光信号照射到光敏二极管上时，光敏元件的价带电子获得能量激发跃迁到导带而形成图像光电子，因而在源极和漏极之间形成电流通路而输出图像电信号。
显然，入射图像光信号越强，在光敏材料中激发的导电粒子（电子与空穴）越多，从而使源、漏极之间的电流越大，因而输出信号越大。
所以输出信号的大小直接反映了入射光信号的强弱。
对CMOS成像阵列来说，在每一个像素位置都有一个放大器，在一个较低的带宽下，在帧频需要复位时使离散的信号电荷包转变成一个电压，因为是在较低带宽内对信号的放大，所以提高了信噪比。
这是这种CMOS成像器件的一个优点，另一个优点是，在每一个像素位置放大的信号电压被切换到缓冲器然后至输出放大器的。
由于信号电压直接被切换到输出放大器，在转换的过程中没有信号电荷的流失，因而也没有图像的拖尾现象。
简述cmos图像传感器的工作原理及应用
简述CMOS图像传感器的工作原理及应用1. 工作原理CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor）作为一种常见的图像采集装置，在各种电子设备中被广泛应用。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：1.1 光电转换当光线照射到CMOS图像传感器上时，光子会与图像传感器中的感光单元发生相互作用。
每个感光单元由一个光电二极管和一个储存电荷的电容器组成。
光电二极管的特殊结构使得它能够将光子转化为电荷。
1.2 电荷收集当感光单元吸收到光子后，光电二极管中的电子将被释放出来并存储在电容器中。
这个过程称为电荷收集。
光线越强，释放的电子就越多，储存在电容器中的电荷也就越多。
1.3 信号放大和采集为了确保图像的准确性和清晰度，接下来对储存的电荷进行放大和采集。
在CMOS图像传感器中，每个感光单元都有相应的输出线路，将电荷转化为电压信号，并经过放大电路进行信号放大。
1.4 数字转换放大后的模拟信号需要经过模数转换器（ADC）进行转换，将模拟信号转化为数字信号。
数字信号可以直接处理、存储和传输。
1.5 数据处理经过数字转换后，图像数据可以进行相关处理，如去噪、增强、压缩等。
处理后的图像可以输出到显示屏、存储设备或其他外部设备进行应用。
2. 应用2.1 摄像头CMOS图像传感器在摄像头中得到了广泛应用。
由于其低功耗、高集成度和成本效益等特点，CMOS图像传感器取代了传统的CCD图像传感器，成为主流的图像采集技术。
摄像头的应用领域包括智能手机、监控摄像机、数码相机等。
2.2 自动驾驶CMOS图像传感器在自动驾驶系统中发挥着重要的作用。
它可以捕捉到路面上的图像信息，识别道路标志、车辆、行人等障碍物，并将这些数据传输给自动驾驶系统进行处理和决策，从而实现自动驾驶功能。
2.3 医学影像在医学影像领域，CMOS图像传感器可以用于X光成像、透视成像和内窥镜等诊断设备中。
它可以高效地捕捉和记录患者的影像信息，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
CIS接触式图像传感器的发展与应用
-62-《国外电子元器件》2002年第6期2002年6月接触式图像传感器的发展与应用信息产业部电子第44研究所程开富Develo p ment and A pp lication of Contact Ima g e SensorChen g K aifu摘要:CIS(接触式图像传感器)是一种新型图像传感器。
它比CCD部件结构更紧凑,体积更小,且价格更低。
可广泛用于小型低功耗便携式扫描仪等系统,文中主要介绍了接触式图像传感器的发展现状及应用。
关键词:接触式;图像传感器;扫描仪;CCD图像传感器分类号:T N911.73文献标识码:B文章编号:1006-6977(2002)06-0062-04●综述接触式图像传感器(C ontact Im a g e S ensor简称CIS)是继CCD之后于近几年来研究和开发的光电耦合器件。
它的工作原理和功能效果与CCD相似,但与CCD相比,CIS还具有体积小、价格低,安装方便等优点。
目前在传真机,扫描仪及条码解调器中可完全取代CCD。
目前,制备CIS的材料有CdS、CdS e、C-S i和a-S i∶H等,其性能如表1所列。
但是,在这些材料中,用来制备CIS的主要有a-S i∶H,因为无定形硅(或氢化非晶硅a-S i∶H)用于图像传感器有以下C LR SC L KNOPNOPSET B SC L KNOPM OV C,DAT APR LC AD JNZ R7,R77052M OV31H,A;保存低位字节POP7POP PSWRET;--------Read7705---------;--------ExtInt1----------;外部中断1的中断例程。
当AD7705的AD转换结束后便会发生中断。
ExtInt1:PUSH ACCLCALL Read7705POP ACCRETI;---------ExtInt1--------本程序在剑杆织机中已应用有一年多的时间,实践证明是可靠的。
接触式图像传感器(CIS)及应用
人民币长度 X =L-[(S1-n1) +(S2-n2)]×Δ 存在倾角时长度 X0=X/cosα
CIS在液位检测中的应用
肉眼观测精度低，不能实现多路和实时检测 液体使透射光会聚，空气使透射光发散 将CIS 放在液柱透镜的焦线上，则CIS接收到的液体段透 射光比空气段透射光强得多 液位变化，则CIS 接收到强光的像元数随之变化，经后续 信号处理可获得圆柱形透明容器中的实时液位
系统原理框图
CIS在PCB板通孔检测中的应用
图像采集
图像处理
采集的图像与标准 图像对比，找出 PCB板的缺陷 对PCB板的缺陷 进行判断、分析和 归类
对采集的图像进行 补偿，预处理
CIS在纸币面额识别中的应用 大宗现金业务进行人工识别效率低下 通过检测人民币的长度来识别面额
CIS在纸币面额识别中的应用
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接触式图像传感器(CIS)及应用
张忠传 08-1-8
Contents
1 2 3
产生及发展 原理及结构 应用实例 展望
4
产生及发展
产生背景
在常规的图像信息系统如传真机和电子档案中常用的CCD 图像传感器结构复杂，尺寸庞大 80年代末研制成功接触式图像传感器CIS(Contact Image Sensor) CIS长度与文件宽度相同，无需光学透镜，可使设备小型化 和简单化
展望
CIS由于体积小、价格低、结构简单、安装方便， 得到了较好的发展和应用 结合FPGA、CPLD、DSP组成各种图像采集系统 和自动检测系统 CIS的分辨率和颜色位数越来越高，与CCD不相 上下 CIS技术虽不能取代CCD技术，但两者必将长期 共存，共同发展
CIS接触式图像传感器的发展与应用
-62-《国外电子元器件》2002年第6期2002年6月接触式图像传感器的发展与应用信息产业部电子第44研究所程开富Develo p ment and A pp lication of Contact Ima g e SensorChen gK aifu摘要:CIS(接触式图像传感器是一种新型图像传感器。
它比CCD 部件结构更紧凑, 体积更小, 且价格更低。
可广泛用于小型低功耗便携式扫描仪等系统, 文中主要介绍了接触式图像传感器的发展现状及应用。
关键词:接触式; 图像传感器; 扫描仪; CCD 图像传感器分类号:T N911. 73文献标识码:B(-●综述接触式图像传感器(C ontact Im a g e CIS 是继CCD 合器件。
CCD 相比安装方便等优点。
目前, 制备CIS 的材料有CdS 、CdS e 、C -S i 和a -S i ∶H 等, 其性能如表1所列。
但是, 在这些材料中, 用来制备CIS 的主要有a -S i ∶H , 因为无定形硅(或氢化非晶硅a -S i ∶H 用于图像传感器有以下C LR SC L K NOP NOP SET B SC L K NOP M OV C ,DAT AP R LC AD JNZ R7,R77052M OV 31H ,A ; 保存低位字节POP 7POP PSWRET; --------Read7705---------; --------ExtInt1----------; 外部中断1的中断例程。
当AD7705的AD 转换结束后便会发生中断。
ExtInt1:PUSH ACC LCALLRead7705POP ACCRETI; ---------ExtInt1--------本程序在剑杆织机中已应用有一年多的时间,实践证明是可靠的。
参考文献1. Analo g Device , AD7705/AD7706M anual2. 何立民.M CS -51单片机应用系统设计. 北京航空航天大学,19953. 张毅刚, 修林成, 胡振江. M CS -51单片机应用设计. 哈尔滨工业大学出版社,1992收稿日期:2001-11-15咨询编号:020620优点:●能在一个大的基底上形成宽条; ●其光谱灵敏度与光谱发光效率相似; ●光吸收率大于结晶硅; ●有足够的电阻率以储存光电荷。
cis sensor 参数
cis sensor 参数CIS Sensor参数引言：CIS传感器是一种常见的图像传感器，广泛应用于数码相机、手机摄像头等设备中。
本文将介绍CIS传感器的参数和特性，包括像素大小、动态范围、噪声水平等，以帮助读者更好地了解和选择合适的传感器。
一、像素大小CIS传感器的像素大小是指传感器上单个像素的物理尺寸。
像素大小决定了传感器的光电转换效率和图像质量。
一般来说，像素越大，传感器对光的感受能力越强，图像细节表现得更好。
但同时也会增加成本和功耗。
因此，在选择CIS传感器时，需要根据具体应用需求平衡图像质量和成本因素。
二、动态范围动态范围是指传感器能够捕捉和表现的亮度范围。
动态范围越大，传感器能够在高光和阴影细节之间有更好的展现能力，图像的对比度和细节层次感更强。
在拍摄高对比度场景或需要捕捉细节的应用中，较大的动态范围将提供更好的表现力。
三、噪声水平噪声是指图像中非预期的随机信号，会对图像质量造成影响。
CIS传感器的噪声主要来自于光电转换过程中的电子噪声和图像处理过程中的信号处理噪声。
传感器的噪声水平越低，图像的细节清晰度和色彩还原度越高。
在低光条件下或对图像细节要求较高的应用中，选择噪声水平较低的传感器能够获得更好的图像效果。
四、响应速度响应速度是指传感器从接收光信号到输出电信号的时间。
较快的响应速度可以更准确地捕捉瞬间的图像，减少运动模糊和拍摄失真。
在需要捕捉快速运动或动态场景的应用中，选择响应速度较快的CIS传感器能够获得更好的效果。
五、色彩还原度色彩还原度是指传感器对真实场景颜色的还原能力。
CIS传感器的色彩还原度主要取决于图像处理算法和色彩滤波器的设计。
较好的色彩还原度能够让图像更加真实自然，还原物体的真实颜色。
在需要准确还原颜色的应用中，选择色彩还原度较高的传感器能够获得更好的效果。
六、能耗能耗是指传感器在工作过程中消耗的能量。
对于移动设备和便携式设备来说，低能耗是一个重要的考虑因素。
能耗较低的CIS传感器可以延长设备的续航时间，并减少充电频率，提供更好的用户体验。
CIS与CCD的感光原理对比
CIS与CCD的感光原理对比
CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)：是一种半导体芯片。
使用CCD作为感光元件的扫描仪，需要通过由一系列透镜、反射镜等组成的光学系统将图像传送到CCD芯片上，所以体积一般较大。
分辨率可以达到300 ～1200 或更高.
CIS（Contact Image Sensor，接触式传感器件）：是一种光电转换器件，它采用一列内置的LED发光二极管照明，直接接触在原稿表面读取图像数据。
采用CIS技术的扫描仪没有附加的光学部件，移动部分又轻又小，整个扫描仪可以做得非常轻薄。
分辨率为300 ～600.
---- 由于二者感光原理的不同，致使它们的成像特点、制作成本、体积和重量等也不同。
概括说来，CCD的优点是扫描实物时的景深好、密度范围大和扫描光谱范围大等；CIS的优点是光源亮度好、失真度小、生产成本低、功耗小、体积小、重量轻、故障率低且易于维修，与CCD扫描仪比起来更加抗震，对运输和使用环境的要求不是非常严格。
其中体积和重量方面的优势使CIS更容易被应用在便携式的扫描仪中。
另外，CCD扫描仪一般使用冷阴极管做光源，这种光源需要1分钟左右的预热才能稳定发光，扫描仪打开后不能立刻使用；CIS扫描仪随时开机都可以进行扫描。
cis sensor gain linearity测试方法
cis sensor gain linearity测试方法CIS（接触式图像传感器）传感器增益线性测试方法主要包括以下步骤：1. 准备测试设备：需要一台具备CIS传感器的测试设备，例如摄像头或者扫描仪等。
此外，还需要一个线性光源、一个可控的亮度调节器（如调光器）以及一个具备可调节距离的镜头。
2. 设定测试环境：为了确保测试的准确性，需要保证测试环境的光线稳定、无强烈反射和阴影。
测试设备应放置在平稳的支架上，以避免抖动影响测试结果。
3. 设定测试参数：根据CIS传感器的规格，设定合适的分辨率、帧率、曝光时间等参数。
同时，确保增益设置为自动模式，以便在测试过程中根据光线条件自动调整。
4. 制备测试图像：使用线性光源照亮测试场景，确保场景中的亮度变化呈线性。
可以采用渐变色的平板或者线性灰度卡等工具。
5. 采集测试图像：让测试设备以设定的参数拍摄或扫描测试图像。
确保在测试过程中，光源的亮度保持稳定。
6. 数据分析：将测试设备输出的图像与原始图像进行对比，评估CIS 传感器的增益线性度。
可以通过计算图像中不同亮度区域的像素值与理论值的偏差来衡量增益线性度。
7. 绘制增益线性曲线：根据测试数据，绘制增益与光线强度之间的关系曲线。
曲线应尽量保持直线，如果有明显的弯曲，则说明增益线性度不佳。
8. 评估结果：分析增益线性曲线，判断CIS传感器的增益线性度是否符合预期。
如果线性度良好，说明传感器在亮度变化时的输出信号能够保持线性关系；反之，则表示传感器的增益线性度存在问题。
需要注意的是，上述测试方法仅供参考，具体的测试流程和参数设置可能需要根据CIS传感器的实际性能和应用场景进行调整。
在实际操作过程中，还应充分考虑环境因素、设备状态等因素，以确保测试结果的准确性。
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产生及发展
发展过程
α-Si:H C-Si CdS-CdSe CdS
原理及结构
CIS横截面视图
CIS工作原理框图
CIS在扫描仪中的应用
CIS扫描仪 无光学组件，结构简单 紧凑，耗电低，成本小
CCD扫描仪 光学系统复杂，体积 大，耗电和成本高
CIS在PCB板通孔检测中的应用
PCB板向高密度发展，人工检验很难查出缺陷 基于CIS的自动光学检测系统，失真少、结构简 单、成本低
系统原理框图
CIS在PCB板通孔检测中的应用
图像采集
图像处理
采集的图像与标准 图像对比，找出 PCB板的缺陷 对PCB板的缺陷 进行判断、分析和 归类
对采集的图像进行 补偿，预处理
CIS在纸币面额识别中的应用 大宗现金业务进行人工识别效率低下 通过检测人民币的长度来识别面额
CIS在纸币面额识别ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的应用
展望
CIS由于体积小、价格低、结构简单、安装方便， 得到了较好的发展和应用 结合FPGA、CPLD、DSP组成各种图像采集系统 和自动检测系统 CIS的分辨率和颜色位数越来越高，与CCD不相 上下 CIS技术虽不能取代CCD技术，但两者必将长期 共存，共同发展
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接触式图像传感器(CIS)及应用
张忠传 08-1-8
Contents
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产生及发展 原理及结构 应用实例 展望
4
产生及发展
产生背景
在常规的图像信息系统如传真机和电子档案中常用的CCD 图像传感器结构复杂，尺寸庞大 80年代末研制成功接触式图像传感器CIS(Contact Image Sensor) CIS长度与文件宽度相同，无需光学透镜，可使设备小型化 和简单化
人民币长度>100mm,仅一个CIS无法完成扫描,故采用两路 CIS分别对人民币边界进行扫描 C1、C2是用于检测钞票位置的传感器以检测倾角
人民币长度 X =L-[(S1-n1) +(S2-n2)]×Δ 存在倾角时长度 X0=X/cosα
CIS在液位检测中的应用
肉眼观测精度低，不能实现多路和实时检测 液体使透射光会聚，空气使透射光发散 将CIS 放在液柱透镜的焦线上，则CIS接收到的液体段透 射光比空气段透射光强得多 液位变化，则CIS 接收到强光的像元数随之变化，经后续 信号处理可获得圆柱形透明容器中的实时液位