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图像传感器工作原理：CCD图像传感器的工作原理是什么？详细介绍

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动态扭矩传感器的工作原理解析

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2020-07-24 11:12:49

东芝CCD线性图像传感器TCD1702C数据手册

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西西姐辛苦                                            2021-04-26 10:12:00

CCD图像传感器的详细资料介绍

、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命长、性能稳定等优点，故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。CCD图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展，能给出直观、真实、多层次的内容丰富的可视图像信息，被广泛

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2019-12-11 14:29:00

CCD图像传感器的详细资料讲解

转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命长、性能稳定等优点，故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。CCD图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展，能给出直观、真实、多层次的内容丰富的可视图像信息，被广

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2019-11-22 17:17:34

CMOS图像传感器的原理参数和CCD图像传感器有什么区别等资料概述

本文档的主要内容详细介绍的是CMOS图像传感器主要内容包括了：一、 CMOS图像传感器的发展历史二、 CMOS图像传感器的原理 三、 典型CMOS图像传感器四、CMOS图像传感器的性能参数五、CMOS与CCD图像传感器性能比较

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li_dawn                                            2018-11-07 08:00:00

温度传感器工作原理是什么？温度传感器实验的详细资料合集免费下载

本文档的主要内容介绍的是温度传感器实验的详细资料合集免费下载。可以让你了解温度传感器工作原理，并用LED灯显示温度传感器的温度
实验内容：1.设计仿真的点原理图 2.LED灯显示温度传感器的温度

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jackly5                                            2018-08-30 08:00:00

东芝推出1500像素单色CCD线性图像传感器

新推出的传感器能够满足两种主要的市场需求：搭载传感器且要求高速运行的设备，其中包括使用单色CCD线性图像传感器的检查设备。

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CCD传感器是什么_CCD传感器的应用

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如何选择合适的CCD图像传感器

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ccd图像传感器应用举例

CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪，以及工业领域等。此外，在医学中为诊断疾病或进行显微手术等而对人体内部进行的拍摄中，也大量应用了CCD图像传感器及相关设备。

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ccd图像传感器的特点_ccd图像传感器发展历程

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CMOS图像传感器与CCD的比较及发展现状

关键词：CCD , CMOS , 图像传感器 一、引言 70 年代初美国贝尔实验室研制成功第一只电耦合器件（ CCD） ， 之后CCD技术发展迅速。CCD 图像传感器作为一种新型光电转换器已被广泛的

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测速传感器工作原理

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思特威人工智能事业部总经理白震东接受采访时认为，随着设计技术和制造工艺的不断提升，CMOS图像传感器技术逐渐成熟。思特威（SmartSens）非常看好图像传感器领域，在该领域，CMOS图像传感器技术取代传统CCD传感器技术是最主要的技术发展趋势。

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相比CMOS图像传感器 先进的CCD图像传感器变得日益关键

尽管基于CMOS技术的图像传感器在许多应用中已得到广泛应用，但一些要求严苛的工业成像应用仍需要CCD图像传感器独有的性能。

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传感器工作原理

本文首先阐述了传感器的分类，其次介绍了三种传感器的工作原理，最后介绍了七种传感器的应用。

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CCD和CMOS传感器：论两大最常见图像传感器的异同

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，图像传感器主要分为感光耦合元件（charge-coupled device, CCD）和互补式金属氧化物半导体有源像素传感器（CMOS Active pixel sensor）两种。本文介绍基于CMOS或CCD两种图像传感器的应用及技术文献，供大家参考。

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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。 ccd传感器工作原理 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

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图像传感器工作原理：CMOS图像传感器的结构及工作原理

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　　CMOS图像传感器的像素结构目前主要有无源像素图像传感器（Passive Pixel Sensor，PPS）和有源像素图像传感器（Active Pixel Sensor，APS）两种，如图1所示。由于PPS信噪比低、成像质量差，所以目前绝大多数CMOS图像传感器采用的是APS结构。APS结构的像素内部包含一个有源器件。由于该放大器在像素内部具有放大和缓冲功能，具有良好的消噪功能，且电荷不需要像CCD器件那样经过远距离移位到达输出放大器，因此避免了所有与电荷转移有关的CCD器件的缺陷。
　　图1 CMOS的两种像素结构
　　由于每个放大器仅在读出期间被激发，所以将经光电转换后的信号在像素内放大，然后用X－Y地址方式读出，提高了固体图像传感器的灵敏度。APS像素单元有放大器，它不受电荷转移效率的限制，速度快，图像质量较PPS得到了明显地改善。但是与PPS相比，APS的像素尺寸较大、填充系数小，所设计的填充系数典型值为0.2～0.3。
　　一个典型的CMOS图像传感器的总体结构如图2所示。在同一芯片上集成有模拟信号处理电路、I(2)C控制接口、曝光／白平衡控制、视频时序产生电路、数字转换电路、行选择、列选择及放大和光敏单元阵列。芯片上的模拟信号处理电路主要执行相关双采样（CorrelatedDouble Sampling，CDS）功能。芯片上的A／D转换器可以分为像素级、列级和芯片级几种情况，即每一个像素有一个A／D转换器，每一个列像素有一个A／D转换器，或者每一个感光阵列有一个A／D转换器。由于受芯片尺寸的限制，所以像素级的A／D转换器不易实现。CMOS片内部提供了一系列控制寄存器，通过总线编程（如Pc总线）来对自增益、自动曝光、白色平衡、／校正等功能进行控制，编程简单、控制灵活。直接输出的数字图像信号可以很方便地与后续处理电路接口，供数字信号处理器对其进行处理。
　　图2 CMOS芯片组成方框图

来源:ks99
技术资料出处:ju
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图像传感器工作原理：三步读懂CMOS图像传感器的工作原理

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图像传感器是将光信号转换为电信号的装置，在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。目前应用广泛的主要是CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合器件)与CMOS(Complementary metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物场效应管)这两种。
其中，CMOS是目前最引人注目，且被认为是最有发展潜力的。
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。
更确切地说，CMOS图像传感器应当是一个图像系统。事实上，当一位设计者购买了CMOS图像传感器后，他得到的是一个包括图像阵列逻辑寄存器、存储器、定时脉冲发生器和转换器在内的全部系统。
CMOS图像传感器的工作原理详解：
1、MOS管的像元结构
在了解CMOS图像传感器之前，我们需要先知道最底层的结构——MOS管的像元结构。
MOS三极管和光敏二极管组成的相当于一个像元的结构剖面，在光积分期间，MOS三极管截止，光敏二极管随入射光的强弱产生对应的载流子并存储在源极的P．N结部位上（如下图中的①位置）。
当积分期结束时，扫描脉冲加在MOS三极管的栅极上，使其导通，光敏二极管复位到参考电位，并引起视频电流在负载上流过，其大小与入射光强对应。
MOS三极管源极P．N结起光电变换和载流子存储作用，当栅极加有脉冲信号时，视频信号被读出。
2、CMOS图像传感器阵列结构
多个MOS管的像元结构组成CMOS像敏元阵列结构，这里是CMOS图像传感器感测光的开始。CMOS像敏元阵列结构由水平移位寄存器、垂直移位寄存器和CMOS像敏元阵列组成。
CMOS像敏元阵列结构
（1一垂直移位寄存器：2一水平移位寄存器；3一水平扫描开关；4一垂直扫描开关；5一像敏元阵列；6一信号线；7一像敏元）
如前所述，各MOS晶体管在水平和垂直扫描电路的脉冲驱动下起开关作用。水平移位寄存器从左至右顺次地接通起水平扫描作用的MOS晶体管，也就是寻址列的作用，垂直移位寄存器顺次地寻址列阵的各行。
每个像元由光敏二极管和起垂直开关作用的MOS晶体管组成，在水平移位寄存器产生的脉冲作用下顺次接通水平开关，在垂直移位寄存器产生的脉冲作用下接通垂直开关，于是顺次给像元的光敏二极管加上参考电压(偏压)。
被光照的二极管产生载流子使结电容放电，这就是积分期间信号的积累过程。而上述接通偏压的过程同时也是信号读出过程。在负载上形成的视频信号大小正比于该像元上的光照强弱。
3、三步读懂CMOS图像传感器的工作流程
根据CMOS图像传感器的功能框图，我们可发现CMOS图像传感器的工作流程主要分为以下三步。
CMOS图像传感器的功能框图
第一步：外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。
景物通过成像透镜聚焦到图像传感器阵列上，而图像传感器阵列是一个二维的像素阵列，每一个像素上都包括一个光敏二极管，每个像素中的光敏二极管将其阵列表面的光强转换为电信号。
第二步：通过行选择电路和列选择电路选取希望操作的像素，并将像素上的电信号读取出来。
在选通过程中，行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描，列同理。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。
第三步：把相应的像素单元进行信号处理后输出。
行像素单元内的图像信号通过各自所在列的信号总线，传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器，转换成数字图像信号输出。其中，模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理，并且提高信噪比。
像素电信号放大后送相关双采样CDS电路处理，相关双采样是高质量器件用来消除一些干扰的重要方法。其基本原理是由图像传感器引出两路输出，一路为实时信号，另外一路为参考信号，通过两路信号的差分去掉相同或相关的干扰信号。
这种方法可以减少KTC噪声、复位噪声和固定模式噪声FPN(Fixed Pattern Noise)，同时也可以降低1／f噪声，提高了信噪比。此外，它还可以完成信号积分、放大、采样、保持等功能。
然后信号输出到模拟／数字转换器上变换成数字信号输出。
另外，为了获得质量合格的实用摄像头，芯片中必须包含各种控制电路，如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各部分电路按规定的节拍动作，必须使用多个时序控制信号。为了便于摄像头的应用，还要求该芯片能输出一些时序信号，如同步信号、行起始信号、场起始信号等。

图像传感器工作原理：图像传感器工作原理

CMOS/CCD图像传感器工作原理 收藏
无论是CCD还是CMOS，它们都采用感光元件作为影像捕获的基本手段，CCD/CMOS感光元件的核心都是一个感光二极管（photodiode），该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应。但在周边组成上，CCD的感光元件与CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除了感光二极管之外，包括一个用于控制相邻电荷的存储单元，感光二极管占据了绝大多数面积—换一种说法就是，CCD感光元件中的有效感光面积较大，在同等条件下可接收到较强的光信号，对应的输出电信号也更明晰。而CMOS感光元件的构成就比较复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管占据的面积只是整个元件的一小部分，造成CMOS传感器的开口率远低于CCD （开口率：有效感光区域与整个感光元件的面积比值）；这样在接受同等光照及元件大小相同的情况下，CMOS感光元件所能捕捉到的光信号就明显小于CCD元件，灵敏度较低；体现在输出结果上，就是CMOS传感器捕捉到的图像内容不如CCD传感器来得丰富，图像细节丢失情况严重且噪声明显，这也是早期CMOS 传感器只能用于低端场合的一大原因。
CMOS开口率低造成的另一个麻烦在于，它的像素点密度无法做到媲美CCD的地步，因为随着密度的提高，感光元件的比重面积将因此缩小，而CMOS开口率太低，有效感光区域小得可怜，图像细节丢失情况会愈为严重。因此在传感器尺寸相同的前提下，CCD的像素规模总是高于同时期的CMOS传感器，这也是CMOS长期以来都未能进入主流数码相机市场的重要原因之一。
每个感光元件对应图像传感器中的一个像点，由于感光元件只能感应光的强度，无法捕获色彩信息，因此必须在感光元件上方覆盖彩色滤光片。在这方面，不同的传感器厂商有不同的解决方案，最常用的做法是覆盖RGB红绿蓝三色滤光片，以1：2：1的构成由四个像点构成一个彩色像素（即红蓝滤光片分别覆盖一个像点，剩下的两个像点都覆盖绿色滤光片），采取这种比例的原因是人眼对绿色较为敏感。而索尼的四色CCD技术则将其中的一个绿色滤光片换为翡翠绿色（英文 Emerald，有些媒体称为E通道），由此组成新的R、G、B、E四色方案。不管是哪一种技术方案，都要四个像点才能够构成一个彩色像素，这一点大家务必要预先明确。
在接受光照之后，感光元件产生对应的电流，电流大小与光强对应，因此感光元件直接输出的电信号是模拟的。在CCD传感器中，