专题11视觉传感器汇编.ppt

* * 7.1 光参量传感器 7.1.6 COMS图像传感器件 2) CMOS器件的主要性能 （b）双斜率模式用两种曝光时间。信号弱时，长时曝光，输出曲线斜率大；信号强时，短时曝光，输出曲线斜率小，从而扩大动态范围。也可用多种曝光时间改变曲线的平滑性。 （c）对数输出模式动态范围大，可方便地设计出具有对数响应特性的电路。这种输出模式有良好的性能，接近人类视觉对光的响应规律。 （d）?校正输出模式的表达式为 U=Ke?E，其中，U为信号输出 电压；E为输入光强；K为常数； ?为校正因子（?1）。这种模 式使输出的电压信号渐缓。 * * 7.1 光参量传感器 7.1.6 COMS图像传感器件 3) 典型的CMOS成像器件 SXGA型彩色（或黑白）面阵CMOS器件： 工作原理如图所示，其中增加了Y方向复位移位寄存器，用于 对各光敏元复位，清除帧之间的影响。各光敏元复位后，即开 始光信号积分，当Y方向移位寄存器启动时，迅速读出信号， 这一时间间隔为曝光时间。该 器件光敏元面阵为1286×1030， 其中每行和每列起始及末尾各有 3个虚设单元。各光敏元为三管 式主动光敏元结构，光敏元上贴 RGB三色滤光片可实现彩色成像。 * * 7.1 光参量传感器 7.1.6 COMS图像传感器件 3) 典型的CMOS成像器件 SXGA型CMOS器件的光谱特性如左下图所示。其彩色成像因加入彩色滤光片使光谱响应下降，且响应曲线有差异(不同步) SXGA型CMOS器件输出特性曲线如右下图所示，曲线中线性段的动态范围仅66 dB。横坐标Me为光敏面上的照度，纵坐标U为输出电压。 * * (4) CCD图像传感器 CCD全称电荷耦合器件，它具备光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。 CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。 * * CCD的基本工作原理 一个完整的CCD器件由光敏元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。 CCD工作时，在设定的积分时间内，光敏元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏元的电荷量。取样结束后，各光敏元的电荷在转移栅信号驱动下，转移到CCD内部的移位寄存器相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。输出信号可接到示波器、图象显示器或其他信号存储、处理设备中，可对信号再现或进行存储处理。 * * MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片 CCD光敏元显微照片 CCD读出移位寄存器的数据面显微照片 彩色CCD显微照片（放大7000倍） * * CCD图像传感器的分类 1. 线阵CCD外形 * * 2.面阵CCD 面阵CCD能在x、y两个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。 * * 面阵CCD外形（续） 200万和1600万像素的面阵CCD * * 面阵CCD外形（续） * * 面阵CCD外形（续） * * CCD的基本特性参数 CCD的基本特性参数有： 光谱响应、动态范围、信噪比、CCD芯片尺寸等。在CCD像素数目相同的条件下，像素点大的CCD芯片可以获得更好的拍摄效果。大的像素点有更好的电荷存储能力，因此可提高动态范围及其他指标。 * * （四）CCD图像传感器的应用 线阵CCD在 扫描仪中的应用 * * 线阵CCD在图像扫描中的应用 线阵CCD摄像机可用于 彩色印刷中的套色工艺监控 风云一号卫星可以对 地球上空的云层分布 进行逐行扫描 * * 线阵CCD用于字符识别 * * CCD数码照相机 数码相机简称DC，它采用CCD作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。 数码相机从外观看，也有光学镜头、取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光灯等，但比传统相机多了液晶显示器（LCD），内部更有本质的区别，其快门结构也大不相同。 * * CCD用于图像记录 * * 数码相机的外形 * * 三基色分离原理 CCD数码照相机的结构 * * 数码相机的结构解剖（索尼F828） CCD * * CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片 * * CCD数码摄像机 * * CMOS