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  • 發布時間:2020-10-05 22:44 原文鏈接: 認識CCD與CMOS影像傳感器

    影像傳感器(ImageSensor)是重要的感光組件。工作時傳感器先把探測到的光信號轉化為模擬訊號,再通過影像訊號處理器把連續的模擬訊號轉化為離散的數字訊號,予以利用。隨著智慧手機、相機的興起,影像傳感器日益受到關注,技術也不斷發展;影像傳感器在工業生產中也被廣泛應用,可用于外觀監測、定位以及日漸普遍的機器人應用等。

    目前最為常見的兩種影像傳感器是CCD(ChargeCoupledDevice,感光耦合組件)和CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,互補性氧化金屬半導體)。CCD屬于傳統的影像傳感器,有靈敏度、影像質量高的優點,而CMOS則反應快且成本低,其技術也不斷更新,在未來會有更多發展。下文就詳細講解兩種傳感器的各自特點以及兩者的比較。

    CCD與CMOS影像傳感器

    CCD與CMOS影像傳感器,已逐漸普及于機器人應用中。自動化機器人均透過相機以追蹤物體,并了解運動的特性。在2007年DARPA城市挑戰賽的無人駕駛車輛,即使用相機搭配光達(LIDAR)技術,識別環境中的物體以安全完成比賽路線。在DARPA城市挑戰賽中,相機必須能識別道路邊緣與巷道,讓無人駕駛車輛能保持行駛正確道路,以通過整個挑戰賽的環境;要實現這項功能,便需要依靠靈敏度高的影像傳感器。

    CCD與CMOS影像傳感器,均使用感光區域讀取光線特性參數,以產生影像。并具備環境分析、導航、物體識別,與追蹤功能。CCD傳感器是經由透鏡將光線導入電容器數組,再依導入光線的密度形成電荷。此電荷接著傳輸通過曝光區域,并轉換而為電壓。接著透過電壓重建影像。作為技術較成熟的影像傳感器,CCD有敏感度高與影像質量好的優點。

    CMOS影像傳感器則是以晶體管與1組光二極管(Photodiode)建構像素數組。傳感器內的光二極管將接收的光線轉換為電壓。而晶體管則針對各次影像擷取作業,重新設定像素。另有1組晶體管則做為放大器,讓處理影像訊號的電子設備能夠接收該訊號。第三組晶體管則做為切換器,將單列的像素電壓(Pixelvoltage)傳送至訊號處理設備。色彩信息共有2種記錄方式。其中1個方法即是透過3組影像傳感器,分別偵測3原色之一。再將3組影像組合為最終影像。另1種方法是使用濾波器隔離射入光的主要色彩。傳感器進行3項擷取作業,分別擷取3原色以組合為最終影像。

    CCD與CMOS影像傳感器可用于幾乎所有的應用。也分別有不同的優點:

    CCD較低噪聲的高質量影像

    像素較高

    對光線的敏感度較高

    CMOS價位較低

    建構較為簡易

    耗電量較低


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