電子材料與元器件論文cmos圖像傳感器工作原理和應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-07-10 08:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 鏡聚焦到圖像傳感器陣列上，而圖像傳感器陣列是一個二維的像素陣列，每一個像素上都包括一個光敏二極管，每個像素中的光敏二極管將其陣列表面的光強轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過行選擇電路和列選擇電路選取希望操作的像素，并將像素上的電信號讀取出來，放大后送相關(guān)雙采樣 CDS電路處理，相關(guān)雙采樣是高質(zhì)量器件用來消除一些干擾的重要方法，其基本原理是由圖像傳感器引出兩路輸出，一 路為實時信號，另外一路為參考信號，通過兩路信號的差分去掉相同或相關(guān)的干擾信號，這種方法可以減少 KTC噪聲、復(fù)位噪聲和固定模式噪聲FPN(Fixed Pattern Noise)，同時也可以降低 1／ f噪聲，提高了信噪比 [12] 13]，此外，它還可以完成信號積分、放大、采樣、保持等功能。然后信號輸出到模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器上變換成數(shù)字信號輸出。 圖 210 CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)及信號流程圖 三、 CMOS圖像傳感器應(yīng)用 數(shù)字?jǐn)z像機 現(xiàn)在市場上數(shù)字?jǐn)z像機的品種已經(jīng)很多了，多數(shù)使用 CMOS 彩色圖像傳感器制成，可以是線型圖像傳感器，也可以是面型圖像傳感器。其結(jié)構(gòu)圖如圖 31 所示。 圖 31 數(shù)字?jǐn)z像機基本結(jié)構(gòu) 對變化的外界景物連續(xù)拍攝圖片，只要拍攝速度超過 24 幅／ s，再按同樣的速度播放這些圖片，可以重現(xiàn)變化的外界景物，這是利用了人眼的視覺暫留原理。外界景物通過鏡頭照射到 COMS 彩色圖像傳感器上， CMOS 彩色圖像傳感器在掃描電路的控制下，可將變化的外界景物以 25 幅／ s 圖像的速度轉(zhuǎn)換為串行模擬脈沖信號輸出。該串行模擬脈沖信號經(jīng) A／ D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由于信號量很大，所以還要進(jìn)行信號數(shù)據(jù)壓 縮。壓縮后的信號數(shù)據(jù)可存儲在存儲卡上，日本松下最新推出的 P2存儲卡容量可達(dá) 64GB，也可以存儲在專用的數(shù)碼錄像磁帶上。數(shù)字?jǐn)z像機使用 2／ 3in 57 萬像素 (攝像區(qū)域為 33 萬像素 )的高精度 CMOS 彩色圖像傳感器芯片。 數(shù)碼相機 數(shù)碼相機的結(jié)構(gòu)與數(shù)字?jǐn)z像機相似，只不過數(shù)碼相機拍攝的是靜止圖像。數(shù)碼相機的基本 結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。 圖 31 數(shù)碼相機基本結(jié)構(gòu) 變化的外界景物通過鏡頭照射 到 CMOS 彩色圖像傳感器上，當(dāng)使用者感到圖像滿意時，可由取景器電路發(fā)出信號鎖定，再由 CMOS 彩色圖像傳感器轉(zhuǎn)換為串行模擬脈沖信號輸出。該串行模擬脈沖信號由放大器放大，再由 A／ D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，存儲在 PCMCIA 卡 (個人電腦存儲卡國際接口標(biāo)準(zhǔn) )上。該存儲卡上的圖像數(shù)據(jù)可送微型計算機顯示和保存。 A／ D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字圖像信號也可由串行 口 直接送微型計算機顯示和保存。 數(shù)碼相機通常被劃分為高端 (400 萬像素以上 )、中端 (330 萬像素、 210 萬像素 )與低端 (百萬像素以下 )三種產(chǎn)品。中端數(shù)碼相機使用 l／ 2in 330 萬像素 (有效像素為
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