CCD图像传感器
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Ⅳ£ P尺0DUC 新品发布 r● 数据速率(EDR)链接和标准音频配 置文件。借助B LE和高级音频传输协议 (A2DP)的强强联合,我们通过一个 移动应用程序即可实现智能手机到扬声 器的通信。定制化应用程序提供了包括 配对、遥控和实时音效调整等富有创意 的控制功能,为消费者带来了丰富的使 用体验。 Microchip Technology www.microchip.COrn 用微型封装尺寸低功耗蓝牙SoC 与体积较大但封装简便、具标准 6.0mm×6.0mm占位面积的nRF52832 QFN48器件相比,nRF52832 WL-CSP 器件具有超紧凑3.0ram×3.2mm占位面 积,并提供相同的全功能单芯片特性集 和极佳超低功耗应用运作;其功能强大 的板载64MHz ARM Cortex—M4F处 理器能够在前所未有的短时间内完成协 议和应用任务的处理,使得它能够在比 其他器件更短时间内进入睡眠模式以节 省功率。 nR F52832 WL—CSP器件与 nRF52832器件同样具有512KB闪存和 64KB RAM;用于消费者友好的触摸 配对(Touch—to—Pair)片上NFC标签; 同级极佳超高性能;超低功耗多协议低 功耗蓝牙、ANT,以及专有2.4GHz无 线电、5.5mA峰值RX/TX电流,以及 片上RF巴仑;还有方便设计人员实现 极佳功耗的独特全自动功率管理系统。 Nordic Semiconductor www.nordicsemLcom 增强型CCD图像传感器 800万像素KA1-08052图像传感器 是安森美半导体C CD产品阵容中首款 采用该新技术的器件,提供的近红外 (NIR)波长灵敏度达公司标准的Interline Transfer C CD像素设计的两倍。此增 强的灵敏度对以下应用非常关键:如科 学和医疗成像等应用中在NIR波长中取 样发光或发出荧光;或在机器视觉和智 能交通系统(ITS)中,NIR照明通常用于 更佳地检查目标或隔离车辆的车牌。 KAI一08052采用的新的C CD像素设 计延伸硅片中的电子捕获区,以更佳地 捕获长波长光子产生的电子。视乎研究 的特定波长,这种更深的像素井可以提 高检测的N I R波长达一倍。由于井结构 也使光电二极管彼此隔离,从而提高了 NIR灵敏度而不减少图像清晰度(调制传 递函数或MTF)。 ON Semiconductor n onsemLcom 高集成的分解器传感器接口 PG A4l1一Ql轴角数字转换器的架 构能够帮助设计人员提高终端设备的系 统精度和稳定性,如混合动力汽车/电 动车(HEV/EV)牵引逆变器、电动助 力转向系统、集成启停发电机、工业交 流(A C)伺服电机控制和机械手臂控 制。 主要优势:由于集成了激励放 大器、具有短路保护的高压升压电 源、可编程故障检测阂值和滤波器, PG A41 1一Q1可支持广泛的4一V rms 和7一V rm s(f解器感应器,且通常无 须采用外部电路;集成的内建自测试 (BIST)启动后可自动自检模拟和逻辑 组件,因此可实现更高的潜在故障覆盖 率;该装置的架构提供过压、欠压和热 保护,包括隔离高电流和高压模块与设 备其他组件(如:极易受损的模拟前端 AFE);诸多内置可编程功能使工程师 能够调整设备以适应各种分解器传感器 和系统的需求。 Texss Instruments 、fI 、 .ti.COrn 用于LTE—Advanced Pro和5G 调制解调器的CEVA-X2 DSP CEVA-X2 DSP专为应对多载波、 多重标准调制解调器设计中P H Y控制 之巨大复杂性而开发。CEVA-X2结合 了功能强大的D SP性能和高效控制功 能,例如减少代码长度和周期数,并具 有先进的系统控制特性,包括带有高速 缓存一致性和自动化硬件加速管理等功 能的多处理器支持。对于DSP的重点在 于P H Y控制处理的先进调制解调器工 作负载,例如每通道测量和解码等并不 需要在DSP上运行的PHY Datapath任 务,CEVA—X2提供比CEVA—X4 DSP 高30%~65%的芯片尺寸效率改进和10% ~25%的功率效率改进。CEVA—X2还 适合针对IEEE 802.15.4g、ZigBee、 Thread ̄电力线通t ̄(PLC)等一系列其 他通信标准同时运行PHY和MAC,结 合卓越功效和最小芯片面积以满足此类 用例的要求。 www,epc.corlz.cn・2016年9月
CCD图像传感器的原理及应用
摘要: 随着科技的迅猛发展,人们希望在生活生产中更多地实现自动化,而在实现自动化的过程中,传
感器起着举足轻重的地位。传感器其实就是人类感官的延伸,因此也叫“电五官”。而图像传感器就是“电
视觉”,本文就图像传感器中的一种——CCD图像传感器的原理及应用做一介绍。
关键字:CCD图像传感器 原理 应用
CCD图像传感器是通过将光学信号转换为数字电信号来实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。光学信号转化为数字信号主要由CCD感光片完成。CCD感光片由三部分组成,即镜片,彩色滤镜和感应电路,如下图。镜片和彩色滤镜主要是对接受的光线(即图像)进行一定的预处理,感应电路为CCD传感器的核心,它又可分为光敏元件阵列和电荷转移器件两部分。
下面我们介绍一下感应电路的构成,CCD的感应电路是由若干个电荷耦合单元组成,该单元的结构如图所示。其最小单元是在P型(或N型)硅衬底上生长一层厚度约为120nm的SiO2作为光敏器件,再在SiO2层上依次沉积铝电极而构成MOS的电容式转移器。将MOS阵列加上输入、输出端,便构成了CCD的感应电路。
当光照射到CCD硅片上时,在栅极附近的半导体体内产生电子-空穴对,其多数载流子被栅极电压排开,少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。当向SiO2表面的电极加正偏压时,P型硅衬底中形成耗尽区(势阱),耗尽区的深度随正偏压升高而加大。其中的少数载流子(电子)被吸收到最高正偏压电极下的区域内,形成电荷包(势阱)电荷转移的控制方法,类似于步进电极的步进控制方式。也有二相、三相等控制方式之分。下面以三相控制方式为例说明控制电荷定向转移的过程。
三相控制是每一排像素上有三个金属电极P1,P2,P3,依次施加三个相位不同的脉冲,使得每排电极下电荷包向一侧移动,如下页图。
随着控制脉冲的分配,电荷包从一侧转移到最终端,由输出二极管收集后送给放大器处理,实现电荷移动。当各排电荷全部移出感应区即扫描完成一幅画面,这些电荷最终以二进制的形式存储或修改。
CMOS与CCD图像传感器
CCD(Charge Coupled Device)图像传感器(以下简称CCD)和CMOS图像传感器(CMOS Image
Sensor以下简称CIS)的主要区别是由感光单元及读出电路结构不同而导致制造工艺的不同。CCD感光单元实现光电转换后,以电荷的方式存贮并以电荷转移的方式顺序输出,需要专用的工艺制程实现;CIS图像感光单元为光电二极管,可在通用CMOS集成电路工艺制程中实现,除此之外还可将图像处理电路集成,实现更高的集成度和更低的功耗。
目前CCD几乎被日系厂商垄断,只有少数几个厂商例如索尼、夏普、松下、富士、东芝等掌握这种技术。CIS是90年代兴起的新技术,掌握该技术的公司较多,美国有OmniVision,Aptina;欧洲有ST;韩国的三星,SiliconFile,Hynix等;日本的SONY,东芝等;中国台湾的晶像;大陆地区的比亚迪,格科微等公司。由于CCD技术出现早,相对成熟,前期占据了绝大部分的高端市场。早期CIS与CCD相比,仅功耗与成本优势明显,因此多用于手机,PC Camera等便携产品。随着CIS技术的不断进步,性能不断提升;而CCD技术提升空间有限,进步缓慢。目前CIS不仅占据几乎全部的便携设备市场,部分高端DSC(Digital Still Camera)市场,更是向CCD传统优势市场——监控市场发起冲击。下面就监控专用CIS与传统CCD进行综合对比。
一、灵敏度(Responsivity)
作为图像传感器最重要的技术指标之一,灵敏度是衡量图像传感器对于光线的敏感程度。监控专用CIS的灵敏度高达10V/Lux-sec以上,高过大部分的CCD传感器(Sharp RJ2311C灵敏度为3.2V/ Lux-sec)。灵敏度指标主要体现在画质的亮度和低光效果上,灵敏度越高画面越清晰。虽然CIS的最小感光度(Minimum Detectable Light)指标低于CCD,但可以满足绝大部分监控应用场合。
ccd图像传感器原理
CCD图像传感器原理。
CCD(Charge-Coupled Device)图像传感器是一种能够将光信号转换为电信号的半导体器件,它在数字摄像机、数码相机等成像设备中得到广泛应用。CCD图像传感器具有高灵敏度、低噪声、高分辨率等优点,因此在图像采集和处理领域有着重要的地位。
CCD图像传感器的工作原理主要包括光电转换、信号传输和信号处理三个方面。首先,当光线照射到CCD芯片上时,光子会被芯片中的感光元件(光电二极管)吸收并产生电子-空穴对。这些电子-空穴对会在电场的作用下被分离并储存在感光元件中,形成电荷包。接下来,通过电荷耦合器件的作用,电荷包会被逐行转移到垂直传输寄存器中,并最终通过输出端口输出为电压信号。最后,这些电压信号会被模数转换器转换为数字信号,再经过处理器处理成为图像数据。
CCD图像传感器的核心部件是感光元件和电荷耦合器件。感光元件是将光信号转换为电荷信号的部件,它的工作原理是利用光生电效应。当光子照射到感光元件上时,会激发出电子-空穴对,产生电荷。而电荷耦合器件则是将感光元件中的电荷包逐行传输到垂直传输寄存器中的部件,它的作用是保证电荷包的准确传输和储存。
在CCD图像传感器中,信号传输是一个非常关键的环节。由于CCD芯片上的感光元件非常之多,因此在信号传输过程中会出现信号串扰和噪声干扰的问题。为了解决这些问题,CCD图像传感器采用了交错传输和并行传输的方式,以减小信号串扰和提高传输速度。此外,为了降低噪声干扰,CCD图像传感器还采用了暗电流校正、电荷转移效率校正等技术手段。
总的来说,CCD图像传感器的工作原理是一个复杂的过程,需要感光元件、电荷耦合器件、信号传输等多个环节的协同作用。只有这样,才能保证CCD图像传感器具有高灵敏度、低噪声、高分辨率等优点,从而能够更好地满足人们对图像质量的需求。
在数字摄像机、数码相机等成像设备中,CCD图像传感器已经成为了不可或缺的部件。随着科技的不断进步,CCD图像传感器的性能也在不断提升,更高的分辨率、更低的噪声、更广的动态范围等优势将会进一步拓展CCD图像传感器的应用领域。相信在不久的将来,CCD图像传感器将会在更多的领域展现出其强大的应用价值。