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VSI0.2/16GPO12V-32W15/4流量計的供應(yīng)使用:
CMOS圖像傳感器基本工作原理
首先,外界光照射像素陣列,發(fā)生光電效應(yīng),在像素單元內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。行選擇邏輯單元根據(jù)需要,選通相應(yīng)的行像素單元。行像素單元內(nèi)的圖像信號通過各自所在列的信號總線傳輸?shù)綄?yīng)的模擬信號處理單元以及A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號輸出。其中的行選擇邏輯單元可以對像素陣列逐行掃描也可隔行掃描。行選擇邏輯單元與列選擇邏輯單元配合使用可以實(shí)現(xiàn)圖像的窗口提取功能。模擬信號處理單元的主要功能是對信號進(jìn)行放大處理,并且提高信噪比。另外,為了獲得質(zhì)量合格的實(shí)用攝像頭,芯片中必須包含各種控制電路,如曝光時間控制、自動增益控制等。為了使芯片中各部分電路按規(guī)定的節(jié)拍動作,必須使用多個時序控制信號。為了便于攝像頭的應(yīng)用,還要求該芯片能輸出一些時序信號,如同步信號、行起始信號、場起始信號等。
從某一方面來說,CMOS圖像傳感器在每個像素位置內(nèi)都有一個放大器,這就使其能在很低的帶寬情況下把離散的電荷信號包轉(zhuǎn)換成電壓輸出,而且也僅需要在幀速率下進(jìn)行重置。CMOS圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一就是它具有低的帶寬,并增加了信噪比。由于制造工藝的限制,早先的CMOS圖像傳感器無法將放大器放在像素位置以內(nèi)。這種被稱為PPS的技術(shù),噪聲性能很不理想,而且還引來對CMOS圖像傳感器的種種干擾。
然而今天,隨著制作工藝的提高,使在像素內(nèi)部增加復(fù)雜功能的想法成為可能。現(xiàn)在,在像素位置以內(nèi)已經(jīng)能增加諸如電子開關(guān)、互阻抗放大器和用來降低固定圖形噪聲的相關(guān)雙采樣保持電路以及消除噪聲等多種附加功能。實(shí)際上,在Conexant公司(前Rockwell半導(dǎo)體公司)的一臺先進(jìn)的CMOS攝像機(jī)所用的CMOS圖傳感器上,每一個像素中都設(shè)計并使用了6個晶體管,測試到的讀出噪聲只有1均方根電子。不過,隨著像素內(nèi)電路數(shù)量的不斷增加,留給感光二極管的空間逐漸減少,為了避免這個比例(又稱占空因數(shù)或填充系數(shù))的下降,一般都使用微透鏡,這是因?yàn)槊總€像素位置上的微小透鏡都能改變?nèi)肷涔饩€的方向,使得本來會落到連接點(diǎn)或晶體管上的光線重回到對光敏感的二極管區(qū)域。
因?yàn)殡姾杀幌拗圃谙袼匾詢?nèi),所以CMOS圖像傳感器的另一個固有的優(yōu)點(diǎn)就是它的防光暈特性。在像素位置內(nèi)產(chǎn)生的電壓先是被切換到一個縱列的緩沖區(qū)內(nèi),然后再被傳輸?shù)捷敵龇糯笃髦?,因此不會發(fā)生傳輸過程中的電荷損耗以及隨后產(chǎn)生的光暈現(xiàn)象。它的不利因素是每個像素中放大器的閾值電壓都有細(xì)小的差別,這種不均勻性就會引起固定圖像噪聲。然而,隨著CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝的不斷改進(jìn),這種效應(yīng)已經(jīng)得到顯著弱化。
這種多功能的集成化,使得許多以前無法應(yīng)用圖像技術(shù)的地方現(xiàn)在也變得可行了,如孩子的玩具,更加分散的保安攝像機(jī)、嵌入在顯示器和膝上型計算機(jī)顯示器中的攝像機(jī)、帶相機(jī)的移動電路、指紋識別系統(tǒng)、甚至于醫(yī)學(xué)圖像上所使用的一次性照相機(jī)等,這些都已在某些設(shè)計者的考慮之中。
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