图像传感器解析

CCD 与 CMOS比较
CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方 面优于CMOS
CMOS具有低成本Biblioteka Baidu通用的半导体生产工艺）、 低功耗、高集成度的特点。
CMOS帧频远高于CCD CMOS可以实现ROI读出，这一特性为图像压缩、
视频跟踪等应用提供了极大的灵活性。 CMOS没有CCD中的转移效率问题 目前CCD主要在应用在天文、军事、科研等高
结构简单、成品率高、价格低廉 应用广泛：
网络摄像头 超市、楼宇监控 手机照相 汽车倒车影像
CMOS
CMOS
CMOS传感器的工作原理
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–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。
2.1、什么是CCD图像传感器
CCD：电荷藕合器件图像传感器CCD （Charge Coupled Device），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。
虽然微光传感器在体积、重量、能耗、成本、使用维护等方 面不如直视夜视仪，但由于上诉个方面的优点，使它愈来愈受 到重视，并广泛用于国防、公安、医学影像和天文观察侧等方 面。
三、图像传感器的应用
3、脉搏图像传感器的检测定位 采集数据时首先向密封腔内充气, 使软性网
格薄膜微微鼓起, 受测者手腕放置于薄膜下, 使 手腕桡动脉与薄膜接触, 通过调整手腕与薄膜 之间的距离, 给手腕桡动脉施加一定的切脉压 力, 此时, 网格薄膜随人手腕脉搏跳动而产生微 小的形变和位移,用CCD摄像头采集网格薄膜的 动态图像,送至计算机进行后期处理。
CCD工作原理
三部曲：
信号电荷注入（输入） 信号传输（电荷转移） 信号输出
CCD电荷注入
当光线透射到CCD的MOS结构上时，光子穿过透明电极 和氧化层，进入P型Si衬底，激发过剩的载流子。
电子空穴对在电场作用下分离，形成信号电荷，这些 信号电荷存储在表面“势阱”中。
CCD电荷转移
CCD的信号输出
三、图像传感器的应用
2、微光图像传感器 人们利用电子增强技术，制成了级联式的像增强器，通过
这种像增强可以观测照度低于0.1lx的景物。这种微光图像传感 器与直视夜视仪相比有如下优点：便于利用图像处理技术；可 以实现图像的远距离传输或远距离遥控摄像；便于和光电自动 控制系统构成电视跟踪装置，直接用于武器制导、指挥射击等 领域，并具有较强的抗干扰能力和快速反应的特点；能够供更 多的人在更为广泛的场所同时观察；可以录像并长期保存。
电流输出方式
由UD、R、衬底p和n＋区构成反向偏 置二极管，相当于无限深势阱，进
入反向偏置二极管的电荷将产生输
出电流ID，其大小与注入到二极管 的信号电荷量成正比。由于ID的存 在，使A点的电位发生变化，把A点
的电位采样出来，通过放大器放大
输出。
2.2、CMOS图像传感器
CMOS图像传感器诞生时间比CCD早（1969），它 是一种用传统的半导体芯片工艺方法将光敏元件、 放大器、ADC、存储器、数字信号处理器和计算机 接口电路集成在一块硅片上的图像传感器。
图像传感器
一、图像传感器概述
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 媒体世界今后不可缺少 的外设，也是安保器件，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 的客户系统要求。
图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着 数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展
，目前市场和业界都面临着跨越 各平台的视讯、影音、通讯大整 合时代的到来，勾划着未来人类 的日常生活的美景。以其在日常 生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展 速度可以用日新月异来形容。短短的几年，数码 相机就由几十万像素，发展到４００、５００万 像素甚至更高。
二、图像传感器的分类
以产品类别区分，图像传感器产品主要分 为： （1）ＣＣＤ（ Charge Coupled Device ， 电荷耦合元件） （2）ＣＭＯS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor ，金属氧化物半导体元件）
端领域，而CMOS占据了中低端应用领域。
三、图像传感器的应用
1.CCD传感器在汽车上的应用 后视系统是将摄像头安装在汽车的尾部，通过驾驶室的显示
器将车后的情景显示给驾驶员，使其能够清晰的观察到车后通过 后视镜无法观察到的区域，提高驾驶的舒适性并且避免事故的发 生。目前，后视系统是图像传感器在车上最广泛最实际的应用。 车辆可根据后视系统估计出车的位置及障碍物的距离，准确计算 出车辆的预计轨迹，达到自动停车。也可以提供给驾驶员盲区图 像。 车道保持系统。该系统是基于图像处理以及图像识别技术的， 属于图像识别技术在汽车上应用的先例。当车道偏离正常车车道 时，给予驾驶员提醒。 全景监视系统，顾名思义就是能够监视车 辆周围所有相关的情况。其主要的结构就是在车的前后和左右各 装配一个传感器，同时将各个传感器的图像数据进行拼接，以达 到鸟瞰的效果。
三、图像传感器的应用
4、基于图像传感器的太阳方位跟踪 现有的应用光敏传感器检测太阳方位的方法有多元法和比
较控制法等几种。但是在应用这些方法时, 或者装置的结构比较 复杂, 或者跟踪范围小精度有限。为改善以上问题, 采用一种基 于 DSP 和图像传感器的太阳方位检测系统。太阳光线经过成像 机构(一次传感器) 在半透明的接收屏上投影为光斑, 接收屏下方 的 CMOS 图像传感器 ( 二次传感器) 对接收屏图像进行光电转换、 放大、A/D 转换, 最后输出数字图像信号。DSP完成数字图像信 号的存储和处理, 提取光斑的亮度特征, 测定光斑中心对接收屏 的高度角与、方位角从而得到太阳的高度角和方位角并 在 LED 数码管上显示。