[插圖] 什麼是圖像傳感器? CMOS圖像傳感器的基本原理

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什麼是圖像傳感器? 此頁面適用於聽說過但不知道它是什麼的人。
首先,我將解釋什麼是圖像傳感器! 如果您了解圖像傳感器但想了解像素,請參閱像素結構的說明。
如果您對圖像傳感器一無所知,我們希望您會對本網站感興趣。

什麼是圖像傳感器?

安裝在單反相機上的圖像傳感器

 您周圍的任何地方都使用圖像傳感器。 例如,最熟悉的東西是智能手機和數碼相機。 圖像傳感器是相機中使用的傳感器,用於感應光線並創建圖像。

 

圖像傳感器基本上用於所謂的相機。可以說,圖像傳感器是相機中與圖像質量相關的最重要的部件。使用像素數低且靈敏度差的圖像傳感器的相機將導致圖像質量差。反之,如果使用好的圖像傳感器,就可以獲得圖像質量好的相機。當然,僅圖像傳感器本身並不能決定一切,但是圖像質量隨著圖像傳感器質量的變化而變化越大,對相機來說就越重要。
最近,我想每個人都在 Instagram 等 SNS 上發布照片。有傳言稱每年上傳 219 億張照片。 ..這些圖片大部分也是圖像傳感器拍攝的圖像!
多虧了圖像傳感器的發展,才能如此緊密地處理照片和視頻。最近,智能手機已成為兩鏡頭和三鏡頭相機的標配。此外,當您查看拍攝的圖像時,它們非常漂亮。如果回想很久以前用功能手機拍攝的照片,可以看到近年來圖像傳感器的高性能。

iPhone 13 背面的三目攝像頭

 順便說一句,到目前為止,據說圖像傳感器用於使用相機拍攝照片和視頻,但也有其他用途。 除了數碼相機和智能手機等一般應用外,它還用於車載相機和醫療相機工廠相機等所有領域。

CCD和CMOS圖像傳感器的基本機制

 首先,圖像傳感器有兩種類型:CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。 現在,我將解釋每個 CCD 和 CMOS 圖像傳感器的結構。

CCD圖像傳感器的結構
  • CCD圖像傳感器的結構 
     CCD是電荷耦合器件的縮寫。 CCD圖像傳感器具有光電二極管和用於帶電傳輸的垂直傳輸CCD排列的結構。 光電二極管光電轉換的電荷通過垂直傳輸CCD像桶繼電器一樣傳輸到水平傳輸CCD。 水平傳輸 傳輸到 CCD 的電荷由最後一個放大器轉換為電壓並輸出。 與 CMOS 工藝不同,CCD 圖像傳感器的製造複雜。 因此,能夠製造它的公司很少,而且製造本身比CMOS圖像傳感器更昂貴。 它還具有比 CMOS 圖像傳感器更高的功耗等特點。 如今,CMOS 圖像傳感器是主流,但在很久以前,CCD 是主流,因為它的噪聲水平低。
  • 關於 CMOS 圖像傳感器
     CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor的縮寫,日語翻譯為互補金屬氧化物半導體。 CMOS圖像傳感器的一大特點是採用CMOS LSI製造工藝,因此可以與圖像傳感器所需的信號處理電路在同一芯片上製造。 此外,由於它是使用普通 CMOS 工藝製造的,因此可以實現高性能、緊湊和大規模生產。
  • CMOS圖像傳感器結構
     本節介紹一般 CMOS 圖像傳感器的結構。 通常,CMOS圖像傳感器由光電二極管、像素電路、降噪電路、AD轉換器、水平掃描電路和垂直掃描電路組成。 進入像素的光通過像素內的光電轉換獲取並讀取信號。 之後,信號中包含的噪聲被噪聲去除電路去除,噪聲較小的信號被AD轉換器轉換為數字值。 通過對所有像素執行這個流程,可以獲得整個像素陣列的像素值。 此外,由於CMOS圖像傳感器通過尋址方式選擇像素,因此讀取的自由度很高。

概括

現在,讓我們總結一下這篇文章。

Q.什麼是圖像傳感器?
A. 相機中使用的傳感器。 一種將光轉換為電信號以創建圖像的傳感器。

Q. CCD和CMOS圖像傳感器的優缺點是什麼?
A. CCD圖像傳感器
◆ 優勢
高量子效率和低暗電流。
◆ 缺點
片上系統是不可能的。
CMOS圖像傳感器
◆ 優勢
片上系統是可能的。 高 FPS 和 HDR 是可能的。
◆ 缺點
有很多噪聲,例如暗電流。

 

CMOS 圖像傳感器仍在不斷發展。 迄今為止,用於數碼相機和手機的圖像傳感器的開發已基本完成,但未來預計自動駕駛汽車等人類看到的圖像應用將轉變為機器識別的應用。 .. 讓我們繼續關注圖像傳感器未來將如何發展!
在這個網站上,我想發布圖像傳感器的基本信息,同時發布圖像傳感器的趨勢。
感謝您一直以來對本網站的支持(圖像傳感器信息)。
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 我還寫了一篇關於像素結構的文章,所以也請檢查一下。 ↓

 

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