關(guān)于圖像傳感器的一些基本知識

圖像傳感器是傳感技術(shù)中最主要的一個(gè)分支，廣泛應用于各種領(lǐng)域，它是PC機多媒體大世界今后不可缺少的外設，也是保安監控產(chǎn)業(yè)中最核心的器件，包括光電鼠標、支持數碼照相技術(shù)的手機以及消費電子、醫藥和工業(yè)市場(chǎng)中的各種新應用。每種應用都有其獨特的客戶(hù)期望、技術(shù)挑戰和系統要求。
　　圖像傳感器根據元件不同分為CCD、CMOS。

　　CMOS圖像傳感器和CCD攝像器件在20年前幾乎是同時(shí)起步的。CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合元件）是應用在攝影攝像方面的高端技術(shù)元件，CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體元件）則應用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中。由于CCD器件有光照靈敏度高、噪音低、像素小等優(yōu)點(diǎn)，所以在過(guò)去15年里它一直主宰著(zhù)圖像傳感器市場(chǎng)。與之相反，CMOS圖像傳感器過(guò)去存在著(zhù)像素大、信噪比小、分辨率低這些缺點(diǎn)，一直無(wú)法和CCD技術(shù)抗衡。但是隨著(zhù)大規模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，過(guò)去CMOS圖像傳感器制造工藝中不易解決的技術(shù)難關(guān)現已都能找到相應解決的途徑，從而大大改善了CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量。目前CMOS單元面積的像素數已可與CCD單元面積的像素數相比，從而使CMOS圖像傳感器也可以做到高分辨率。如果能將CMOS黑白與彩色圖像傳感器的信噪比再提高10dB，光照靈敏度再提高4～5倍，那么CMOS圖像傳感器取代CCD器件就指日可待了。如果再考慮到CMOS圖像傳感器具有體積小、功耗低、高集成這些過(guò)去沒(méi)有得到充分發(fā)揮的優(yōu)點(diǎn)，在今后都能得到充分發(fā)揮，那么一個(gè)嶄新的圖像技術(shù)時(shí)代即將來(lái)臨。據保守的估計，到2002年，CCD圖像器件市場(chǎng)的一半將被CMOS圖像傳感器取代。

　　CCD：電荷藕合器件圖像傳感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線(xiàn)轉變成電荷，通過(guò)模數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號經(jīng)過(guò)壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤(pán)卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據需要和想像來(lái)修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬(wàn)像素為單位。當CCD表面受到光線(xiàn)照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì )將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫(huà)面。

　　CMOS：互補性氧化金屬半導體CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線(xiàn)變化的半導體。CMOS的制造技術(shù)和一般計算機芯片沒(méi)什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著(zhù)帶N（帶?C電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個(gè)互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點(diǎn)就是太容易出現雜點(diǎn), 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過(guò)于頻繁而會(huì )產(chǎn)生過(guò)熱的現象。

　　CIS(Contact Image Sensor)：接觸式圖像傳感器于八十年代末應運而生，它是由CMOS工藝制作的傳感器IC組成陣列，陣列的長(cháng)度與原稿相同，光路由CIS本體決定，具有體積小、光路短等特點(diǎn)，組成的系統體積也小，而且安裝簡(jiǎn)單，不需要調整光路，解決了圖像光學(xué)信號均勻性和部件體積問(wèn)題，便于實(shí)現產(chǎn)品的小型化。

　　CCD的優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復雜，只有少數的廠(chǎng)商能夠掌握，所以導致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。在相同分辨率下，CMOS價(jià)格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來(lái)說(shuō)要低一些。到目前為止，市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD作為感應器；CMOS感應器則作為低端產(chǎn)品應用于一些攝像頭上，若有哪家攝像頭廠(chǎng)商生產(chǎn)的攝想頭使用CCD感應器，廠(chǎng)商一定會(huì )不遺余力地以其作為賣(mài)點(diǎn)大肆宣傳，甚至冠以“數碼相機”之名。一時(shí)間，是否具有CCD感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。

　　CMOS影像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優(yōu)異的影像品質(zhì)，付出代價(jià)即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫(huà)素的電荷轉換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源即可驅動(dòng)，電源消耗量比CCD低。CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點(diǎn)，是與周邊電路的整合性高，可將ADC與訊號處理器整合在一起，使體積大幅縮小。

　　從產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢看，無(wú)論是CCD還是CMOS，其體積小型化及高像素化仍是業(yè)界積極研發(fā)的目標。因為像素大則圖像產(chǎn)品的分辨率越高，清晰度越好，體積越小，其應用面更廣泛。

　　從上述二種圖像傳感器解析度來(lái)看，未來(lái)將有幾年時(shí)間，以130萬(wàn)像素至200萬(wàn)像素為界，之上的應用領(lǐng)域中，將仍以CCD主流，之下的產(chǎn)品中，將開(kāi)始以CMOS傳感器為主流。
廣州市駿凱電子熱買(mǎi)儀器儀表：溫度計/溫度表| 測溫儀/溫濕度計| 噪音計/聲級計| 風(fēng)速計/照度計| 亮度計/輻照計| 萬(wàn)用表/功率計| 電子稱(chēng)/示波器| 電阻測試儀/電阻計| 水份計/水份儀| 電表/鉗表/測厚儀| 校正器/轉換器| 轉速計/轉速表/測速儀| 工具包/工具箱| 氣體檢測儀/氣體分析儀| 壓力表/壓力計| 傳送器/變送器/傳感器| 記錄儀/分析儀| 溶氧計/電導度計| 紅外線(xiàn)溫度計| PH計/酸堿計/真空表| CO一氧化碳檢測器| 燃燒氣體檢測儀| 泄露氣體檢測儀| 高斯計/電磁場(chǎng)測試儀| 電源供應器/有紙記錄儀| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 漏電開(kāi)關(guān)測試儀| 硬度計|電力分析儀