監控相機成像相關

2021-07-02 03:48:20 字數 1999 閱讀 6949

1、ir cut (紅外濾光片)

ir=infrared=紅外線,cut=濾、減,ir-cut雙濾光片切換器是由:濾光片(一片紅外截止或吸收濾光片和一片全透光譜濾光片) + 動力部分(可以是電磁、電機或其他動力源)構成。

工作原理:白天工作光線強烈時,切換紅外濾光片過濾紅外線,修正偏色,夜晚光線弱時,切換全透濾光片,充分利用環境光線成像。

2、cmos sensor(cmos影象感測器)

ccd與cmos感測器是當前被普遍採用的兩種影象感測器,兩者都是利用感光二極體(photodiode)進行光電轉換,將影象轉換為數字資料,而其主要差異是數字資料傳送的方式不同。

左圖為ccd感測器的結構,右圖為cmos感測器的結構

造成這種差異的原因在於:ccd的特殊工藝可保證資料在傳送時不會失真,因此各個象素的資料可匯聚至邊緣再進行放大處理;而cmos工藝的資料在傳送距離較長時會產生雜訊,因此,必須先放大,再整合各個象素的資料。

由於資料傳送方式不同,因此ccd與cmos感測器在效能與應用上也有諸多差異,這些差異包括:

1. 靈敏度差異:由於cmos感測器的每個象素由四個電晶體與乙個感光二極體構成(含放大器與a/d轉換電路),使得每個象素的感光區域遠小於象素本身的表面積,因此在象素尺寸相同的情況下,cmos感測器的靈敏度要低於ccd感測器。

2. 成本差異:由於cmos感測器採用一般半導體電路最常用的cmos工藝,可以輕易地將周邊電路(如agc、cds、timing generator、或dsp等)整合到感測器晶元中,因此可以節省外圍晶元的成本;除此之外,由於ccd採用電荷傳遞的方式傳送資料,只要其中有乙個象素不能執行,就會導致一整排的資料不能傳送,因此控制ccd感測器的成品率比cmos感測器困難許多,即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破 50%的水平,因此,ccd感測器的成本會高於cmos感測器。

3. 解析度差異:如上所述,cmos感測器的每個象素都比ccd感測器複雜,其象素尺寸很難達到ccd感測器的水平,因此,當我們比較相同尺寸的ccd與cmos感測器時,ccd感測器的解析度通常會優於cmos感測器的水平。例如,目前市面上cmos感測器最高可達到210永珍素的水平(omnivision的 ov2610,2023年6月推出),其尺寸為1/2英吋,象素尺寸為4.25μm,但sony在2023年12月推出了icx452,其尺寸與 ov2610相差不多(1/1.8英吋),但解析度卻能高達513永珍素,象素尺寸也只有2.78mm的水平。

4. 雜訊差異:由於cmos感測器的每個感光二極體都需搭配乙個放大器,而放大器屬於模擬電路,很難讓每個放大器所得到的結果保持一致,因此與只有乙個放大器放在晶元邊緣的ccd感測器相比,cmos感測器的雜訊就會增加很多,影響影象品質。

5. 功耗差異:cmos感測器的影象採集方式為主動式,感光二極體所產生的電荷會直接由電晶體放大輸出,但ccd感測器為被動式採集,需外加電壓讓每個象素中的電荷移動,而此外加電壓通常需要達到12~18v;因此,ccd感測器除了在電源管理電路設計上的難度更高之外(需外加 power ic),高驅動電壓更使其功耗遠高於cmos感測器的水平。舉例來說,omnivision近期推出的ov7640(1/4英吋、vga),在 30 fps的速度下執行,功耗僅為40mw;而致力於低功耗ccd感測器的sanyo公司去年推出了1/7英吋、cif等級的產品,其功耗卻仍保持在90mw 以上,雖然該公司近期將推出35mw的新產品,但仍與cmos感測器存在差距,且仍處於樣品階段。

綜上所述,ccd感測器在靈敏度、解析度、雜訊控制等方面都優於cmos感測器,而cmos感測器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。不過,隨著ccd與cmos感測器技術的進步,兩者的差異有逐漸縮小的態勢,例如,ccd感測器一直在功耗上作改進,以應用於移動通訊市場(這方面的代表業者為sanyo);cmos感測器則在改善解析度與靈敏度方面的不足,以應用於更高階的影象產品,我們可以從以下各主要廠商的產品規劃來看出一些端倪。

3、cds是相關雙取樣電路(correlated double sampling),ccd感測器的每個畫素的輸出波形只在一部分時間內是影象訊號,其餘時間內是復位電平和干擾。為了取出影象訊號並消除干擾,

要採用取樣保持電路。每個畫素訊號被取樣後,由一電容把訊號保持下來,直到取樣下乙個畫素訊號。

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