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固体图像传感器编辑词条

固体图像传感器,也称固体光电成像器件,是采用固体图像敏感器件将二维图像变换为电信号的光电式传感器。与传统的摄像管(电真空器件)相比,固体图像传感器具有尺寸小、价廉、工作电压低、寿命长、性能稳定和图像边缘无畴变等优点。目前,市场上应用的固体图像传感器主要有CCD与CMOS两种。

1固体图像传感器的组成   固体图像传感器由物镜、固体图像敏感器件、驱动电路和信息处理电路组成。物镜使图像在敏感器件的光敏区清晰地成像。固体图像敏感器件有一维和二维两种。在采用一维敏感器件的传感器中,由敏感器件完成一维扫描,同时将图像作另一维方向的移动,从而完成二维图像的扫描。二维图像敏感器件是光敏元的二维阵列,工作时每个光敏元本身对应着图像的一个像素,在驱动电路的作用下按行输出脉冲信号,每个脉冲的幅值与它所对应的像素的光强度成正比。最后,图像脉冲信号被送往信息处理电路进行放大和处理,变成适于后续设备接收处理的信号。固体图像敏感器件是图像传感器的核心,可分为电荷耦合器件、光电二极管阵列、电荷耦合光电二极管阵列和电荷注入器件4类。2固体图像传感器的特点

  1、体积小、重量轻、价廉、工作电压低、寿命长、性能稳定;

  2、光谱响应范围广;

  3、空间分辨率高;

  4、扫描线性,畸变小,重复性好;

  5、与微机接口容易实现,

3固体图像传感器种类

  以器件类别区分,固体图像传感器主要分为CCD、CMOS及CIS三种。目前,市场上应用的固体图像传感器主要有CCD与CMOS两种。

  1、CCD是“电荷耦合器件”(Charge Coupled Device)的简称。CCD是1970年美国贝尔实验室的W·B·Boyle和G·E·Smith等人发明的,从而揭开了电荷传输器件的序幕。此后,人们利用这一技术制造了摄像机与数码相机,将图像处理行业推进到一个全新领域。CCD是一种用于捕捉图像的感光半导体芯片,广泛运用于扫描仪、复印机、摄像机及无胶片相机等设备。作为相机,与胶卷的原理相似,光学图像(即实际场景)穿过镜头投射到CCD上。但与胶卷不同的是CCD没有“曝光”能力,也没有能力记录和存贮图像数据,而是将图像数据不停留地送入一个A/D转换器、信号处理器与存贮设备,但可重复拍摄和即时调整,其影像可无限次复制而不降低质量,也方便永久保存。

  2、CMOS是“互补金属氧化物半导体”(Complementary Metal Oxide Semiconductor)的简称。CMOS本来是计算机系统内的一种重要芯片,它可保存系统引导所需的大量资料。在20世纪70年代初,有人发现,将CMOS引入半导体光敏二极管后也可作为一种感光传感器,但在分辨率、噪声、功耗和成像质量等方面都比当时的CCD差,因而未获得发展。随着CMOS工艺技术的发展,采用标准的CMOS工艺能生产高质量、低成本的CMOS成像器件。这种器件便于大规模生产、其功耗低与成本低廉的特性都是商家们梦寐以求的。

  如今,CCD与CMOS两者共存,CCD暂时还是“主流”,但CMOS将取代CCD而成为图像传感器的主流。

4固体图像传感器的应用   固体图像传感器可用于电视摄像、机器人视觉、图像识别、快速动态测量和信息存储等方面。在航天器的姿态确定和控制系统中,固体图像传感器可用作星敏感器,实现航天器相对于遥远恒星方位姿态的精确测量。在小零件的自动检测方面,经过适当的信息处理后,分辨率可达光敏元间距的1/10(微米量级),并可实现联机监测。
 
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