图像传感器是利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。与光敏二极管,光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比,图像传感器是将其受光面上的光像,分成许多小单元,将其转换成可用的电信号的一种功能器件。图像传感器分为光导摄像管和固态图像传感器。与光导摄像管相比,固态图像传感器具有体积小、重量轻、集成度高、分辨率高、功耗低、寿命长、价格低等特点。因此在各个行业得到了广泛应用。

1.图像传感器的工作原理

1、外界光照射像素阵列,发生光电效应,在像素单元内产生相应的电荷。

景物通过成像透镜聚焦到图像传感器阵列上,而图像传感器阵列是一个二维的像素阵列,每一个像素上都包括一个光敏二极管,每个像素中的光敏二极管将其阵列表面的光强转换为电信号。

2、通过行选择电路和列选择电路选取希望操作的像素,并将像素上的电信号读取出来。

在选通过程中,行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描,列同理。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。

3、把相应的像素单元进行信号处理。

行像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线,传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器,转换成数字图像信号输出。其中,模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理,并且提高信噪比

像素电信号放大后送相关双采样CDS电路处理,相关双采样是高质量器件用来消除一些干扰的重要方法。其基本原理是由图像传感器引出两路输出,一路为实时信号,另外一路为参考信号,通过两路信号的差分去掉相同或相关的干扰信号

图像传感器的工作原理

2.图像传感器分类

图像传感器可以分为:图像采集、图像处理和运动控制三个部分。它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术,涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。 根据感光器件的不同,图像传感器可以分为CCDCMOS两种。

图像传感器分类

3.图像传感器的特点

图像传感器具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点,最近几年在宽动态、低照度方面发展迅速。CMOS即互补性金属氧化物半导体,主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体,通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。

图像传感器的特点