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认识CCD与CMOS影像传感器

导读: 影像传感器(ImageSensor)是重要的感光组件。工作时传感器先把探测到的光信号转化为模拟讯号,再通过影像讯号处理器把连续的模拟讯号转化为离散的数字讯号,予以利用。

影像传感器(ImageSensor)是重要的感光组件。工作时传感器先把探测到的光信号转化为模拟讯号,再通过影像讯号处理器把连续的模拟讯号转化为离散的数字讯号,予以利用。随着智慧手机、相机的兴起,影像传感器日益受到关注,技术也不断发展;影像传感器在工业生产中也被广泛应用,可用于外观监测、定位以及日渐普遍的机器人应用等。

目前最为常见的两种影像传感器是CCD(ChargeCoupledDevice,感光耦合组件)和CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,互补性氧化金属半导体)。CCD属于传统的影像传感器,有灵敏度、影像质量高的优点,而CMOS则反应快且成本低,其技术也不断更新,在未来会有更多发展。下文就详细讲解两种传感器的各自特点以及两者的比较。

CCD与CMOS影像传感器

CCD与CMOS影像传感器,已逐渐普及于机器人应用中。自动化机器人均透过相机以追踪物体,并了解运动的特性。在2007年DARPA城市挑战赛的无人驾驶车辆,即使用相机搭配光达(LIDAR)技术,识别环境中的物体以安全完成比赛路线。在DARPA城市挑战赛中,相机必须能识别道路边缘与巷道,让无人驾驶车辆能保持行驶正确道路,以通过整个挑战赛的环境;要实现这项功能,便需要依靠灵敏度高的影像传感器。

CCD与CMOS影像传感器,均使用感光区域读取光线特性参数,以产生影像。并具备环境分析、导航、物体识别,与追踪功能。CCD传感器是经由透镜将光线导入电容器数组,再依导入光线的密度形成电荷。此电荷接着传输通过曝光区域,并转换而为电压。接着透过电压重建影像。作为技术较成熟的影像传感器,CCD有敏感度高与影像质量好的优点。

CMOS影像传感器则是以晶体管与1组光二极管(Photodiode)建构像素数组。传感器内的光二极管将接收的光线转换为电压。而晶体管则针对各次影像撷取作业,重新设定像素。另有1组晶体管则做为放大器,让处理影像讯号的电子设备能够接收该讯号。第三组晶体管则做为切换器,将单列的像素电压(Pixelvoltage)传送至讯号处理设备。色彩信息共有2种记录方式。其中1个方法即是透过3组影像传感器,分别侦测3原色之一。再将3组影像组合为最终影像。另1种方法是使用滤波器隔离射入光的主要色彩。传感器进行3项撷取作业,分别撷取3原色以组合为最终影像。

CCD与CMOS影像传感器可用于几乎所有的应用。也分别有不同的优点:

CCD较低噪声的高质量影像

像素较高

对光线的敏感度较高

CMOS价位较低

建构较为简易

耗电量较低

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