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ccd是什么图象传感器(ccd传感器成像原理)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-06 12:53   点击:152  编辑:admin   手机版

1. ccd传感器成像原理

电涡流传感器是利用金属导体中的涡流与激励磁场之间进行能量转换的原理进行工作的。传感器利用电能主动发射能量,属于非接触式测量,特别适于测量运动物体,把距离信号通过谐振电路,稳频检波,转换为电压信号。所以属于电传感器。

2. ccd图像传感器原理图

通常来说,可以根据相机最基础的感光元件要素的不同,将其进行区分。感光元件是将进入镜头的光转化为模拟电信号的电子元件,其自身是黑白的,但可以以让光线通过原色滤镜和补色滤镜的方式来还原景物的色彩。

一般来说,数码单反相机的感光元件可以分为两种,一种是CCD,另一种则是CMOS。我们通常将使用这两种感光元件的相机分别称为CCD相机和CMOS相机(即我们常说的数码相机)。今天这篇文章我们就来详细讲讲CCD相机和数码相机之间的区别。

一、元件原理不同

CCD的全称为Charge coupled Device,中文译为电荷耦合元件,是一种半导体器件。CMOS的全称为Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,全称译为互补金属氧化物半导体,是由电压控制的一种放大器件。一般来说,因为CMOS制作成本较低,市场上的大部分相机多采用CMOS制成数码相机。

二、成像过程不同

CCD相机和数码相机都是通过感光元件上的数百万个像素点把光学信号转化为数字信号,从而生成画面,其光电转换原理相同。

但是在信号读出过程方面,CCD相机由于其本身只有少数可统一读出的输出节点,所以信号输出非常一致;而在数字芯片中,每个像素都有自己的信号放大器进行充压转换,信号输出一致性较差。

并且,相较于CCD相机,虽然数码相机由于数字芯片中每个像素放大器的带宽较低导致使用功耗更低,但百万级放大器的不一致性带来了更高的固定噪声。所以总的来说,鉴于CCD相机与数码相机成像过程的不同,二者在功耗和噪声方面也具有一定的差异。

三、成像速度不同

CCD相机一般采用光敏输出,只能按系统的规定程序依次输出,成像速度较慢。而数码相机的数字码则是由多个充电电压转换器和行列开关共同控制,读出速度要快上不少,成像速度较快,因此帧数在500fps以上的高速相机大多是数码相机。

四、成像效果不同

相较而言,CCD相机色彩还原性较优质,芯片动态范围较大,相机灵敏度高,成像效果对外界打光的依赖比CMOS芯片低,适合拍摄静止或运动物体;而CMOS数码相机在拍摄运动中物体时会产生拖影,且图像会变形,色彩还原性较弱,芯片动态范围较小,灵敏度较低,但在光照充足的情况下,也能取得较好的图像效果,更适合拍摄静止的物体。

五、制造工艺不同

在制造工艺方面,CCD中的电路和器件集成在半导体单晶材料上,工艺复杂。世界上只有极少数的CCD厂商能输出模拟电信号,并且CCD相机还需要提供三套不同电压的电源同步时钟控制电路,集成度很低。

而CMOS集成在一种叫作金属氧化物的扁平单片材料上,可以将图像信号放大器、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器和控制器集成到一个芯片中,只需一个芯片就可以实现相机的所有基本功能。因此,从制造工艺来讲,CMOS的工艺更简单易发展,成本也更低,在数码单反相机市场的应用也就越广泛。

总结来说,出于相机原理、成像过程、成像速度、成像效果与制作工艺等方面的不同,以及相机技术发展的因素,CMOS组成的数码相机在相机市场拥有更高的占有率,适合大多数人使用。而CCD相机的适用环境则较为极端,在专业天文方面或者作为新手学生党的入门使用方面应用更广。

3. ccd传感器成像原理图

先来说一下两者的特点:

  cmos 成像器的特点是体积小重量轻,使用时的功耗较小,性能比较稳定,寿命也比较长,有很好的抗冲击和抗震动的效果。而且其灵敏度较高,噪声比较小,反映的速度也很快,对图像处理后,图像的变形量较小,不会出现残相。还有就是它适合大规模的集成生产,生产成本也比较低。

  ccd 成像器的特点是 , 它有着非常高的集成性,照片的读取速度也很快,但是他的噪音比较大,再加上 ccd 图像 传感器 中的集成度比较高,内部的各元件的距离很近,所有会相互干扰,对相机的成像质量造成一定的影响。

  再来说一下两者的本质区别。

  从结构上来说, cmos 的结构是比较简单的,所以生产成本不会太高,而且它要比 ccd 的反应更加快、更加省电,这就是为什么很多低档入 门 级相机都会选择 cmos 芯片的原因了,普通的 cmos 的分辨率和成像效果是比较差的。但高端一些的 cmos 的成像效果却不会比 ccd 低出多少,大家不要以点带面。

  从两者的工作原理来看, ccd 的优势在于成像质量比 cmos 的好,但缺点也很明显,它的工艺太过复杂,能够掌握其技术的厂商是少之又少,所以价格注定不会便宜,尤其是一些大型 ccd 元件,价格更是高的令人难以接受。所以现在的相机市场上,高端相机一般都是以使用 ccd 的成像器,来彰显身份和地位。

  而 cmo s 成像器最大的优势就是省电了,同样的电池,同样的配置, cmos 能够比 ccd 多使用 1-2 个小时,因为有它只有在电路接通的时候才会消耗电,而 ccd 却每时每刻都在耗电,所谓的 “电老虎”说的就是它。

4. ccd传感器工作原理

原理:CCD传感器是一种新型光电转换器件,它能存储由光产生的信号电荷。当对它施加特定时序的脉冲时,其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。

它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。它具有光电转换、信息存贮和延时等功能,而且集成度高、功耗小,已经在摄像、信号处理和存贮3大领域中得到广泛的应用,尤其是在图像传感器应用方面取得令 CCD传感器人瞩目的发展。应用:有很多,照相机、PC摄像头等等,当然这些也有用CMOS Image传感器

5. ccd影像传感器

输出数字信号:

电荷耦合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。

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