圖像傳感器原理及分類(lèi)

圖像傳感器是各種工業(yè)及監控用相機、便攜式錄放機、數碼相機，掃描儀等的核心部件。目前，這個(gè)快速增長(cháng)的市場(chǎng)現在已經(jīng)延伸到了玩具、手機、PDA、汽車(chē)和生物等領(lǐng)域。

圖像傳感器

圖像傳感器定義及種類(lèi)

成像物鏡將外界照明光照射下的（或自身發(fā)光的）景物成像在物鏡的像面上，形成二維空間的光強分布（光學(xué)圖像）。能夠將二維光強分布的光學(xué)圖像轉變成一維時(shí)序電信號的傳感器稱(chēng)為圖像傳感器。圖像傳感器，是組成數字攝像頭的重要組成部分。

根據元件的不同，圖像傳感器通?？煞譃?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/CCD">CCD（Charge-Coupled Device，電荷耦合器件）和CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體元件）兩大類(lèi)。

除以上兩大常用類(lèi)型外，還有一種CIS（Contact Image Sensor的縮寫(xiě)，接觸式圖像傳感器），一般用在掃描儀中。由于是接觸式掃描（必須與原稿保持很近的距離），只能使用LED光源，其景深、分辨率以及色彩表現目前都趕不上CCD感光器件，也不能用于掃描透射片。

接觸式CIS

隨著(zhù)上世紀70年代和80年代固態(tài)成像應用的飛速發(fā)展，CCD技術(shù)和制造加工在光學(xué)特性和成像質(zhì)量方面得到了最優(yōu)化。在上世紀末的25年里，CCD技術(shù)一直統領(lǐng)著(zhù)圖像傳感器件的潮流，它是能集成在一塊很小的芯片上的高分辨率和高質(zhì)量圖像傳感器。

而 CMOS圖像傳感器近年得到迅速發(fā)展，大有后來(lái)居上之勢。CMOS在中端、低端應用領(lǐng)域提供了可以與CCD相媲美的性能，而在價(jià)格方面確實(shí)明顯占有優(yōu)勢，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，CMOS在高端應用領(lǐng)域也將占據一席之地。

圖像傳感器的工作原理

圖像傳感器的工作原理

圖像傳感器是一種半導體裝置，能夠把光學(xué)影像轉化為數字信號。傳感器上植入的微小光敏物質(zhì)稱(chēng)作像素。一塊傳感器上包含的像素數越多，其提供的畫(huà)面分辨率也就越高。它的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉換成數字信號。

CCD及CMOS的發(fā)展歷史和特點(diǎn)

CCD是在1969年由美國貝爾實(shí)驗室（Bell Labs）的維拉？波義耳（Willard S. Boyle）和喬治？史密斯（George E. Smith）所發(fā)明。

貝爾實(shí)驗室

當時(shí)貝爾實(shí)驗室正在發(fā)展影像電話(huà)和半導體氣泡式內存。將這兩種新技術(shù)結合起來(lái)后，波義耳和史密斯得出一種裝置，他們命名為“電荷‘氣泡’元件”（Charge “Bubble” Devices）。

這種裝置的特性就是它能沿著(zhù)一片半導體的表面傳遞電荷，便嘗試用來(lái)做為記憶裝置，當時(shí)只能從暫存器用“注入”電荷的方式輸入記憶。但隨即發(fā)現光電效應能使此種元件表面產(chǎn)生電荷，而組成數位影像。

到了70年代，貝爾實(shí)驗室的研究員已經(jīng)能用簡(jiǎn)單的線(xiàn)性裝置捕捉影像，CCD就此誕生，CCD目前仍然廣泛的應用在數碼相機以及天文學(xué)等領(lǐng)域里。

我們都知道CCD是一種數碼時(shí)代中代替傳統膠片的介質(zhì)，其工作原理也是借助著(zhù)最初膠片上的化學(xué)物質(zhì)對光的感應原理而演變過(guò)來(lái)的。

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，根據需要來(lái)修改圖像。