El concepte bàsic del sensor

Sensor: es refereix a un sensor d’imatge, la superfície del qual conté diversos milions a desenes de milions de fotodíodes. és un xip semiconductor que converteix les imatges òptiques en senyals elèctrics.
Pixel: un píxel és la unitat bàsica d’un sensor. Una imatge està composta per píxels i el nombre de píxels indica la quantitat d’elements fotosensibles que hi ha a la càmera.
Resolució: es refereix al nombre màxim de píxels que una imatge pot acomodar tant en les direccions horitzontals com verticals.
Mida del píxel: es refereix a la mida real representada per un píxel tant en les direccions de longitud com d’amplada.
Representada vivament per la figura anterior, els píxels representen el nombre total de quadrícules negres en aquesta imatge, que és de 91 píxels, mentre que la resolució es refereix al nombre de quadrícules negres de la longitud i de l'amplada respectivament. La figura que es mostra més amunt és de 13*7. La mida del píxel és la mida representada per cada quadrícula negra en aquesta imatge i la unitat és generalment micròmetres. Quan la mida de la imatge és constant, com més gran sigui la mida del píxel, més baixa sigui la resolució i més baixa sigui la claredat.

Bayer Color Filtre Array

Antecedents: Després que les persones tinguessin sensors que poguessin intuir la intensitat de la llum, només podien fer fotos negres i - Si es volia obtenir una imatge en color, el mètode més directe era afegir filtres de diferents colors. Per tant, es va desenvolupar la matriu Bayer. Es compon de filtres vermells, verds i blaus disposats alternativament en un patró regular. Es col·loca un filtre d’un dels colors RGB a cada píxel, permetent que només passi la llum d’un color específic.
Formació de Bayer: de Eastman. La Bayer Array, inventada per Bryce Bayer, un científic de Kodak, el 1976, encara és àmpliament utilitzat en el camp del processament d’imatges digitals fins avui.
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?—————————————? ?

Cèl·lules dels ulls humans

A l’ull humà, hi ha dos tipus de cèl·lules visuals: Cone - Shaped and Rod - Shaped.
Les cèl·lules del con es classifiquen en tres tipus: cèl·lules fotoreceptores vermelles, cèl·lules fotoreceptores verdes (les més sensibles) i cèl·lules fotoreceptores blaves. No són sensibles quan la il·luminació és baixa. Només quan la intensitat de la llum arriba a una determinada condició poden funcionar les cèl·lules del con.
Les cèl·lules de les varetes són altament sensibles a la llum i poden formar imatges d’objectes en condicions d’il·luminació molt tènue, però no poden sentir colors.
Això també explica per què la gent pot veure objectes a la nit, però no pot distingir efica?ment els seus colors.


La diferència entre CCD i CMOS

CCD (dispositiu de parella de càrrega): Dispositiu acoblat de càrrega, integrat en materials de cristall únic semiconductor.
CMOS (semiconductor d'òxids metàl·lics complementaris): semiconductor d'òxids metàl·lics complementaris, integrat en materials semiconductors d'òxids metàl·lics.

Actualment, al mercat de seguretat, els sensors d’imatge de les càmeres són CCD o CMO. En l'era de la vigilància de la definició de la definició, les càmeres analògiques i les càmeres de xarxa de definició - No obstant això, en els darrers anys, CMOS ha empassat el mercat del CCD. En l'era de la vigilància d'alta definició, CMOS ha substitu?t gradualment els sensors CCD.

1. Velocitat de lectura de la informació
La informació de càrrega emmagatzemada al dispositiu acoblat de càrrega CCD - ha de ser transferida a poc a poc a baix sota el control del senyal síncron i, a continuació, amplificat de manera uniforme per a la conversió ADC. La sortida de transferència i lectura de la informació de càrrega requereix un circuit de control de rellotge i el circuit global és relativament complex. Els sensors CMOS realitzen directament el guany d’amplificació i l’analògic - a - conversió digital dins de la unitat de llum - sensible, fent que la lectura del senyal sigui molt senzilla. També poden processar informació de la imatge de cada unitat simultàniament. Per tant, la velocitat de lectura de CMOS és més ràpida que la de CCD.
2. Sensibilitat
Com que cada píxel d’un sensor CMOS conté circuits addicionals (amplificadors i circuits de conversió A/D), l’àrea de llum - sensible de cada píxel només ocupa una petita part de l’àrea pròpia del píxel. Per tant, quan la mida del píxel és la mateixa, la sensibilitat d’un sensor CMOS és inferior a la d’un sensor CCD.
3. Soroll
Com que cada fotodiode en CMOS requereix un amplificador, si es mesura en megapíxels, calen milions d’amplificadors. Com que els amplificadors són circuits analògics, és difícil mantenir consistent el guany d'amplificació de cada píxel. Per tant, en comparació amb els sensors CCD que només tenen un amplificador, el soroll dels sensors CMOS augmentarà significativament, afectant la qualitat de la imatge.
4. Consum d'energia
El mètode d’adquisició d’imatges dels sensors CMOS és actiu. La càrrega generada pel fotodiode s’amplifica directament i es converteix pel circuit contigu. Tot i això, els sensors CCD són passius en adquisició. S’ha d’aplicar una tensió aplicada perquè la càrrega a cada píxel es mogui cap avall i la tensió aplicada normalment requereix de 12 a 18V. Per tant, CCD també requereix un disseny precís de la línia d’alimentació i resisteix la resistència de tensió. L’elevada tensió de conducció fa que el consum d’energia de CCD sigui molt superior al de les CMO.
5. Cost
Com que els sensors CMOS adopten el procés MOS, que és el més utilitzat en els circuits de semiconductors generals, els circuits perifèrics (com el control de sincronització, els CD, ISP, etc.) es poden integrar fàcilment al xip del sensor, estalviant així el cost dels xips perifèrics. CCD transmet dades mitjan?ant transferència de càrrega. Si només un píxel no funciona, no es pot transmetre tota la fila de dades. Per tant, el rendiment de CCD és relativament baix. A més, el seu procés de fabricació és complex i només uns quants fabricants poden dominar -lo. Aquest és també el motiu de l’elevat cost.

Velocitat de l'obturador

L’obturador és un dispositiu que s’utilitza per controlar el temps d’exposició i és un component important d’una càmera. La seva estructura, forma i funció són factors importants per mesurar el grau d’una càmera. Tant els sensors d’imatge CCD com CMOS utilitzen persianes electròniques, incloses persianes globals i persianes enrotllades.
Obturador global: tots els píxels del sensor recullen llum simultàniament i exposen simultàniament. és a dir, al comen?ament de l’exposició, el sensor comen?a a recollir llum. Al final de l'exposició, el circuit de recollida de llum es talla i, a continuació, el valor del sensor es llegeix com un marc.
Tots els píxels estan exposats al mateix moment, de manera similar a la congelació d’un objecte en moviment, de manera que és adequat per disparar ràpidament objectes en moviment.
L’obturador enrotllat: el sensor ho aconsegueix mitjan?ant l’exposició progressiva. Al comen?ament de l'exposició, el sensor escaneja la línia per línia i exposa la línia per línia fins que s'exposa tots els píxels. Per descomptat, totes les accions es completen en un temps extremadament curt i el temps d’exposició per a diferents píxels de fila varia.
és la línia - per - exposició seqüencial de línia, per la qual cosa no és adequat per disparar objectes en moviment. Si l'objecte o la càmera es troben en un estat de moviment ràpid durant el rodatge, el resultat del tir és molt probable que mostri fenòmens com ara "inclinar", "balancejar" o "exposició parcial".

La tendència de desenvolupament de les CMOs

1. Baixa - Efecte lleuger
El desenvolupament de la tradicional FSI (il·luminació del costat frontal) Sensor CMOS il·luminat al BSI (il·luminació posterior) Sensor CMOS il·luminat - El sensor CMOS il·luminat és un salt tecnològic important. La major optimització del sensor CMOS il·luminat a la part posterior rau en el canvi de l'estructura interna del component. Back - Il·luminats CMOs inverteixen l'orientació dels components de la capa sensible de la llum, permetent que la llum entri directament des de la part posterior. Això evita la influència del circuit entre els microlens i el fotodiode i el transistor en l'estructura tradicional del sensor CMOS, millorant significativament l'eficiència de la llum i millorant molt l'efecte de tir en condicions de llum. Els sensors CMOS il·luminats han fet un salt qualitatiu en la sensibilitat en comparació amb els sensors tradicionals de CMOS. Com a resultat, la seva capacitat d'enfocament i la seva qualitat de la imatge s'han millorat molt sota la baixa il·luminació.

2. Supressió del soroll
D'una banda, l'algoritme especialitzat de detecció de soroll s'integra directament a la lògica de control del sensor d'imatge CMOS. Mitjan?ant aquesta tecnologia, es pot eliminar el soroll fix. D'altra banda, s'adopten diverses innovacions tecnològiques a l'ISP, com la tecnologia desnotant, per millorar el problema de soroll de les OCM.

3. Alta integració
Un dels principals avantatges dels sensors CMOS. és un circuit amb altres funcions integrades al seu sensor. Per exemple, el llan?at OV10633 és un sensor de gamma dinàmica de 720p HD d'ample. El model OV10633 integra el rang dinàmic ampli de WDR i les funcions de processament del senyal d'imatge ISP al mateix xip que el sensor d'imatge.

Anterior:

A continuació: Com protegeixen la vida salvatge: les aplicacions i l'impacte globals