Das Grundkonzept des Sensors

Sensor: Es bezieht sich auf einen Bildsensor, dessen Oberfl?che mehrere Millionen bis zehn Millionen Fotodioden enth?lt. Es ist ein Halbleiterchip, der optische Bilder in elektrische Signale umwandelt.
Pixel: Ein Pixel ist die Grundeinheit eines Sensors. Ein Bild besteht aus Pixeln, und die Anzahl der Pixel zeigt die Menge der in der Kamera enthaltenen photosensitiven Elemente an.
Aufl?sung: Es bezieht sich auf die maximale Anzahl von Pixeln, die ein Bild sowohl in der horizontalen als auch in vertikalen Richtungen aufnehmen kann.
Pixelgr??e: Es bezieht sich auf die tats?chliche Gr??e, die durch ein Pixel sowohl in der L?nge als auch in der Breite dargestellt wird.
Pixel, die durch die obige Abbildung lebhaft dargestellt werden, repr?sentieren die Gesamtzahl der schwarzen Gitter in diesem Bild, was 91 Pixel betr?gt, w?hrend die Aufl?sung auf die Anzahl der schwarzen Gitter in L?nge bzw. Breite bezieht. Die oben gezeigte Abbildung ist 13*7. Die Pixelgr??e ist die Gr??e, die jedes schwarze Netz in diesem Bild darstellt, und das Ger?t besteht im Allgemeinen Mikrometer. Wenn die Bildgr??e konstant ist, desto gr??er die Pixelgr??e, desto geringer die Aufl?sung und desto niedriger die Klarheit.

Bayer -Farbfilterarray

Hintergrund: Nachdem die Menschen Sensoren hatten, die die Lichtintensit?t des Lichts spüren konnten, konnten sie nur schwarze Fotos (Graustufenbilder) aufnehmen, da die Sensoren zu dieser Zeit nur die Intensit?t des Lichts, aber nicht die Farbe spüren konnten. Wenn man ein Farbbild erhalten wollte, bestand die direkteste Methode darin, Filter verschiedener Farben hinzuzufügen. Daher wurde das Bayer -Array entwickelt. Es besteht aus roten, grünen und blauen Filtern, die abwechselnd in einem regelm??igen Muster angeordnet sind. Ein Filter einer der RGB -Farben wird auf jedem Pixel platziert, so dass nur das Licht einer bestimmten Farbe durchlaufen werden kann.
Bayer Formation: von Eastman. Das Bayer -Array, das 1976 von Bryce Bayer, einem Wissenschaftler aus Kodak, erfunden wurde, wird bis heute im Bereich der digitalen Bildverarbeitung weit verbreitet.
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——————————————? ?

Menschliche Augenzellen

Im menschlichen Auge gibt es zwei Arten von visuellen Zellen: Kegel - geformt und st?be geformt.
Kegelzellen werden weiter in drei Arten eingeteilt: rote Photorezeptorzellen, grüne Photorezeptorzellen (die empfindlichsten) und blaue Photorezeptorzellen. Sie sind nicht empfindlich, wenn die Beleuchtung niedrig ist. Nur wenn die Lichtintensit?t einen bestimmten Zustand erreicht, kann die Kegelzellen funktionieren.
Stabzellen reagieren hochempfindlich gegenüber Licht und k?nnen Bilder von Objekten unter sehr schwachen Beleuchtungsbedingungen bilden, sie k?nnen jedoch keine Farben erfassen.
Dies erkl?rt auch, warum Menschen nachts Objekte sehen k?nnen, aber ihre Farben nicht effektiv unterscheiden k?nnen.


Der Unterschied zwischen CCD und CMOs

CCD (Ladungspaarer Ger?t): Ladung - gekoppeltes Ger?t, integriert auf Halbleiter -Einkristallmaterialien.
CMOs (Komplement?res Metalloxid -Halbleiter): Komplement?res Metalloxid -Halbleiter, integriert auf Halbleitermaterialien von Metalloxiden.

Derzeit sind die Bildsensoren von Kameras auf dem Sicherheitsmarkt entweder CCD oder CMOs. In der ?ra der Standard -Definitionsüberwachung wurden sowohl analoge Kameras als auch Standard -Definitionsnetzwerkkameras im Allgemeinen CCD -Sensoren verwendet. In den letzten Jahren hat CMOS jedoch den CCD -Markt geschluckt. In der ?ra der überwachung mit hoher - Definition hat CMOs CCD -Sensoren nach und nach ersetzt.

1. Informationen zur Informationslesegeschwindigkeit
Die in der CCD -Ladung gespeicherten Ladungsinformationen - gekoppeltes Ger?t müssen unter der Steuerung des synchronen Signals bitig für Stück nach unten übertragen und dann für die ADC -Umwandlung einheitlich amplifiziert werden. Die übertragungs- und Leseausgabe der Ladungsinformationen erfordern eine Taktregelschaltung, und die Gesamtschaltung ist relativ komplex. CMOS -Sensoren führen die Verst?rkung und Analogie in der digitalen Umwandlung innerhalb der Lichteinheit direkt durch, wodurch das Signalwert sehr einfach ist. Sie k?nnen auch Bildinformationen aus jeder Einheit gleichzeitig verarbeiten. Daher ist die Lesegeschwindigkeit von CMOs schneller als die von CCD.
2. Empfindlichkeit
Da jedes Pixel eines CMOS -Sensors zus?tzliche Schaltungen (Verst?rker und A/D -Umwandlungsschaltungen) enth?lt, nimmt das Licht - empfindlicher Bereich jedes Pixels nur einen kleinen Teil des Pixel -Bereichs ein. Wenn die Pixelgr??e gleich ist, ist die Empfindlichkeit eines CMOS -Sensors niedriger als die eines CCD -Sensors.
3. L?rm
Da jede Fotodiode in CMOs einen Verst?rker ben?tigt, werden in Megapixeln Millionen von Verst?rkern ben?tigt. Da Verst?rker analoge Schaltungen sind, ist es schwierig, die Verst?rkung jedes Pixels konsistent zu halten. Daher wird im Vergleich zu CCD -Sensoren, die nur einen Verst?rker haben, das Rauschen von CMOS -Sensoren erheblich zunimmt und die Bildqualit?t beeinflusst.
4. Stromverbrauch
Die Bilderfassungsmethode von CMOS -Sensoren ist aktiv. Die von der Photodiode erzeugte Ladung wird direkt amplifiziert und durch die benachbarte Schaltung umgewandelt. CCD -Sensoren sind jedoch im Erwerb passiv. Eine angelegte Spannung muss angewendet werden, um die Ladung in jedem Pixel nach unten zu bewegen, und die angelegte Spannung erfordert normalerweise 12 bis 18 V. Daher ben?tigt CCD auch eine pr?zise Stromversorgungslinie und kann die Spannungsst?rke standhalten. Die hohe Fahrspannung macht den Stromverbrauch von CCD viel h?her als die von CMOs.
5. Kosten
Da CMOS -Sensoren den MOS -Prozess übernehmen, der am h?ufigsten in allgemeinen Halbleiterschaltungen verwendet wird, k?nnen periphere Schaltungen (z. B. Timing -Kontrolle, CDs, ISP usw.) leicht in den Sensorchip integriert werden, wodurch die Kosten für periphere Chips einsparen. CCD übertr?gt Daten über die Ladungstransfer. Wenn nur ein Pixel nicht betrieben wird, kann die gesamte Datenreihe nicht übertragen werden. Daher ist die CCD -Ausbeute relativ niedrig. Darüber hinaus ist sein Herstellungsprozess komplex, und nur wenige Hersteller k?nnen ihn beherrschen. Dies ist auch der Grund für die hohen Kosten.

Verschlusszeit

Der Verschluss ist ein Ger?t, das zur Steuerung der Belichtungszeit verwendet wird, und ist eine wichtige Komponente einer Kamera. Seine Struktur, Form und Funktion sind wichtige Faktoren bei der Messung des Grades einer Kamera. Sowohl CCD- als auch CMOS -Bildsensoren verwenden elektronische Fensterl?den, einschlie?lich globaler Fensterl?den und Rolll?den.
Global Shutter: Alle Pixel des Sensors sammeln gleichzeitig Licht und entlarven gleichzeitig. Das hei?t, zu Beginn der Belichtung beginnt der Sensor Licht zu sammeln. Am Ende der Exposition wird der leichte Sammelkreis abgeschnitten und dann wird der Sensorwert als ein Rahmen gelesen.
Alle Pixel sind im selben Zeitpunkt ausgesetzt, ?hnlich wie das Einfrieren eines sich bewegenden Objekts, daher ist es geeignet, schnell - bewegliche Objekte zu schie?en.
Rolling Shutter: Der Sensor erreicht dies durch progressive Belichtung. Zu Beginn der Exposition scannt der Sensor die Linie nach der Linie und legt die Linie für die Linie frei, bis alle Pixel freigelegt sind. Natürlich sind alle Aktionen in einer extrem kurzen Zeit abgeschlossen, und die Belichtungszeit für verschiedene Zeilenpixel variiert.
Es handelt sich um eine Zeile - nach - Zeilen -sequentieller Belichtung, daher ist es nicht geeignet, sich bewegende Objekte zu schie?en. Wenn sich das Objekt oder die Kamera w?hrend des Schie?ens in einem Zustand der schnellen Bewegung befindet, zeigt das Schie?ergebnis sehr wahrscheinlich Ph?nomene wie "Tilting", "schwanken" oder "teilweise Exposition".

Der Entwicklungstrend von CMOs

1. niedriger - leichter Effekt
Die Entwicklung des traditionellen FSI (Vorderseite Beleuchtung) vorne - Beleuchteter CMOS -Sensor zum BSI (Hintern -Illumination) Rücken - Beleuchteter CMOS -Sensor ist ein wichtiger technologischer Sprung. Die gr??te Optimierung des hinten beleuchteten CMOS -Sensors liegt in der ?nderung der internen Struktur der Komponente. Rückw?rts - beleuchtete CMOs kehrt die Ausrichtung der Lichtkomponenten der Lichtbeeintr?chtigungen um und erm?glicht das direkte Eingang von Licht von hinten. Dies vermeidet den Einfluss der Schaltung zwischen den Mikrolens und der Fotodiode und dem Transistor in der herk?mmlichen CMOS -Sensorstruktur, wodurch die Effizienz des Lichts erheblich verbessert und den Schie?effekt bei niedrigen - Lichtbedingungen erheblich verbessert wird. Rückenleuchtet CMOS -Sensoren haben im Vergleich zu herk?mmlichen CMOS -Sensoren einen qualitativen Empfindlichkeitssprung gemacht. Infolgedessen wurden ihre Fokussierungsf?higkeit und Bildqualit?t unter geringer Beleuchtung erheblich verbessert.

2. Rauschunterdrückung
Einerseits ist der Spezialger?uscherkennungsalgorithmus direkt in die Kontrolllogik des CMOS -Bildsensors integriert. Durch diese Technologie kann feste Rauschen erfolgreich beseitigt werden. Andererseits werden verschiedene technologische Innovationen im ISP, wie z.

3.. Hohe Integration
Einer der Hauptvorteile von CMOS -Sensoren. Es ist eine Schaltung mit anderen in seinem Sensor integrierten Funktionen. Der gestartete OV10633 ist beispielsweise ein 720p HD Wide Dynamic Range Sensor. Das OV10633 -Modell integriert den WDR -breiten Dynamikbereich und die ISP -Bildsignalverarbeitungsfunktionen auf demselben Chip wie der Bildsensor.

Vorherige:

N?chste: Wie dual - Spektrum -KI -Kameras für Wildtiere schützen: globale Anwendungen und Auswirkungen