[说明]什么是图像传感器,CMOS图像传感器的基本原理是什么?

イメージセンサ

什么是图像传感器? 本页是为那些听说过它们但不知道它们是什么的人准备的。
首先,我们将解释什么是图像传感器! 如果你知道什么是图像传感器,但想了解更多关于像素的信息,请参考像素结构的解释。
如果你对图像传感器一无所知,我们希望你能通过这个网站对它们感兴趣。

什么是图像传感器?

单反相机中的图像传感器。

 图像传感器在你周围随处可见。 例如,最熟悉的是智能手机和数码相机。 相机中使用的检测光线并将其转换为图像的传感器称为图像传感器。

 

图像传感器基本上用于所谓的相机。 就图像质量而言,图像传感器可以说是相机中最重要的部件。 一台图像传感器像素低、灵敏度差的相机将导致图像质量差。 相反,具有良好图像传感器的相机将产生一个具有良好图像质量的相机。 当然,并不是所有的事情都是由图像传感器单独决定的,但它是相机的一个重要组成部分,图像质量会因图像传感器的好坏而有很大差异。
 这些天,每个人都在社交网站上发布照片,如Instagram。 有传言说,每年有219亿张照片上传到Instagram等社交网络。 而这些照片大多是由图像传感器拍摄的图像!
 正是由于图像传感器的发展,我们才能够以如此熟悉的方式处理照片和视频。 如今,双镜头和三目摄像头在智能手机的世界里已经很普遍了。 而当你看到你拍摄的图像时,它们是非常美丽的。 即使你回想一下很久以前用手机拍摄的照片,你也可以看到近年来图像传感器变得更加复杂。

iPhone 13背面的三目摄像头

 顺便说一下,有人说图像传感器用于相机拍摄照片和视频,但也有其他应用。 除了数码相机和智能手机等一般应用外,图像传感器还用于所有其他领域,包括汽车摄像头、医疗摄像头和工厂摄像头。

CCD和CMOS图像传感器的基本结构。

 首先,有两种类型的图像传感器:CCD图像传感器和CMOS图像传感器。 CCD和CMOS图像传感器的结构解释如下。

CCDイメージセンサの構造
  • CCD图像传感器结构 
     CCD是电荷耦合器件的意思:CCD图像传感器的结构是,一个光电二极管和一个用于电化传输的垂直传输CCD并排排列。 来自光电二极管的光电转换电荷由垂直传输CCD像水桶继电器一样传输,然后传输到水平传输CCD。 转移到水平转移CCD上的电荷被最终的放大器转换为电压并输出。CCD图像传感器与CMOS工艺不同,CCD图像传感器的制造更加复杂。 因此,能够制造它们的公司较少,而且生产本身比CMOS图像传感器更昂贵。 与CMOS图像传感器相比,CCD图像传感器的特点还在于其较高的功率消耗。 今天,CMOS图像传感器是主流,但十年前,由于CCD的低噪音水平,它是主流。
  • 关于CMOS图像传感器
     CMOS是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)的缩写,在日语中翻译为互补金属氧化物半导体,CMOS图像传感器的主要特点之一是它们使用CMOS LSI制造工艺,这意味着信号处理 CMOS图像传感器可以与图像传感器所需的信号处理电路等在同一芯片上制造。 使用CMOS LSI制造工艺也使得大规模生产高功能、紧凑型设备成为可能。
  • CMOS图像传感器结构
     本节介绍一个典型的CMOS图像传感器的结构。 一般来说,一个CMOS图像传感器由一个光电二极管、一个像素电路、一个降噪电路、一个AD转换器、一个水平扫描电路和一个垂直扫描电路组成。 进入像素的光线在像素中通过光电转换获得信号并被读出。 然后,信号中所包含的噪声被噪声消除电路消除,具有低噪声的信号被AD转换器转换为数字值。 通过在所有像素中进行这一过程,可以获得整个像素阵列的像素值。 CMOS图像传感器的特点还在于读出的自由度很高,因为像素是通过地址系统选择的。

摘要

现在我们将总结回顾一下这篇文章。

Q.什么是图像传感器?
A. 照相机中使用的一种传感器。 它是一个将光转换为电信号并产生图像的传感器。

Q.CCD和CMOS图像传感器的优点和缺点是什么?
A.CCD图像传感器
  ◆优点。
   高量子效率,低暗电流。
  劣势
   片上系统是不可能的。
 CMOS图像传感器
  优势
   片上系统是可能的。 高FPS和HDR是可能的。
  劣势
   高噪音,如暗电流。

 

CMOS图像传感器仍在快速发展。 到目前为止,图像传感器主要是为数码相机和移动设备开发的,但人们认为,未来将从人们看到的图像应用转向机器识别的图像,如自动驾驶汽车。 让我们满怀期待地观察图像传感器在未来将如何发展!
 在这个网站上,我们希望能发布图像传感器的趋势和图像传感器的基本信息。
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 我们还写了一篇关于像素结构的文章,所以也请查看。 ↓

 

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