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日本歐姆龍OMRON圖像傳感器特點(diǎn):
CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路CMOS工藝,具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特點(diǎn),最近幾年在寬動(dòng)態(tài)、低照度方面發(fā)展迅速。CMOS即互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體,主要是利用硅和鍺兩種元素所做成的半導(dǎo)體,通過CMOS上帶負(fù)電和帶正電的晶體管來實(shí)現(xiàn)基本的功能。這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。
在模擬攝像機(jī)以及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中,CCD的使用尤為廣泛,長(zhǎng)期以來都在市場(chǎng)上占有主導(dǎo)地位。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高,但響應(yīng)速度較低,不適用于高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)采用的高分辨率逐行掃描方式,因此進(jìn)入高清監(jiān)控時(shí)代以后,CMOS逐漸被人們所認(rèn)識(shí),高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)普遍采用CMOS感光器件。
CMOS針對(duì)CCD最主要的優(yōu)勢(shì)就是非常省電。不像由二級(jí)管組成的CCD,CMOS電路幾乎沒有靜態(tài)電量消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右,CMOS重要問題是在處理快速變換的影像時(shí),由于電流變換過于頻繁而過熱,暗電流抑制的好就問題不大,如果抑制的不好就十分容易出現(xiàn)噪點(diǎn)。
已經(jīng)研發(fā)出720P與1080P專用的背照式CMOS器件,其靈敏度性能已經(jīng)與CCD接近。與表面照射型CMOS傳感器相比,背照式CMOS在靈敏度(S/N)上具有很大優(yōu)勢(shì),顯著提高低光照條件下的拍攝效果,因此在低照度環(huán)境下拍攝,能夠大幅降低噪點(diǎn)。
雖然以CMOS技術(shù)為基礎(chǔ)的百萬像素?cái)z像機(jī)產(chǎn)品在低照度環(huán)境和信噪處理方面存在不足,但這并不會(huì)根本上影響它的應(yīng)用前景。而且相關(guān)國(guó)際大企業(yè)正在加大力度解決這兩個(gè)問題,相信在不久的將來,CMOS的效果會(huì)越來越接近CCD的效果,并且CMOS設(shè)備的價(jià)格會(huì)低于CCD設(shè)備。
安防行業(yè)使用CMOS多于CCD已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí),盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優(yōu)于CMOS傳感器,但如果不考慮尺寸限制,CMOS在量率上的優(yōu)勢(shì)可以有效克服大尺寸感光原件制造的困難,這樣CMOS在更高分辨率下將更有優(yōu)勢(shì)。另外,CMOS響應(yīng)速度比CCD快,因此更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點(diǎn)。
日本歐姆龍OMRON圖像傳感器技術(shù)參數(shù):
了解CCD和CMOS芯片的成像原理和主要參數(shù)對(duì)于產(chǎn)品的選型時(shí)非常重要的。同樣,相同的芯片經(jīng)過不同的設(shè)計(jì)制造出的相機(jī)性能也可能有所差別。
CCD和CMOS的主要參數(shù)有以下幾個(gè):
1. 像元尺寸
像元尺寸指芯片像元陣列上每個(gè)像元的實(shí)際物理尺寸,通常的尺寸包括14um,10um, 9um , 7um , 6.45um ,3.75um 等。像元尺寸從某種程度上反映了芯片的對(duì)光的響應(yīng)能力,像元尺寸越小,能夠接收到的光子數(shù)量越多,在同樣的光照條件和曝光時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電荷數(shù)量越多。對(duì)于弱光成像而言,像元尺寸是芯片靈敏度的一種表征。
2. 靈敏度
靈敏度是芯片的重要參數(shù)之一,它具有兩種物理意義。一種指光器件的光電轉(zhuǎn)換能力,與響應(yīng)率的意義相同。即芯片的靈敏度指在一定光譜范圍內(nèi),單位曝光量的輸出信號(hào)電壓(電流),單位可以為納安/勒克斯nA/Lux、伏/瓦(V/W)、伏/勒克斯(V/Lux)、伏/流明(V/lm)。另一種是指器件所能傳感的對(duì)地輻射功率(或照度),與探測(cè)率的意義相同,。單位可用瓦(W)或勒克斯(Lux)表示。
3. 壞點(diǎn)數(shù)
由于受到制造工藝的限制,對(duì)于有幾百萬像素點(diǎn)的傳感器而言,所有的像元都是好的情況幾乎不太可能,壞點(diǎn)數(shù)是指芯片中壞點(diǎn)(不能有效成像的像元或相應(yīng)不一致性大于參數(shù)允許范圍的像元)的數(shù)量,壞點(diǎn)數(shù)是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)。
4. 光譜響應(yīng)
光譜響應(yīng)是指芯片對(duì)于不同光波長(zhǎng)光線的響應(yīng)能力,通常用光譜響應(yīng)曲線給出。
從產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看,無論是CCD還是CMOS,其體積小型化及高像素化仍是業(yè)界積極研發(fā)的目標(biāo)。因?yàn)橄袼爻叽缧t圖像產(chǎn)品的分辨率越高、清晰度越好、體積越小,其應(yīng)用面更廣泛。
從上述二種圖像傳感器解析度來看,未來將有幾年時(shí)間,以130萬像素至200萬像素為界,之上的應(yīng)用領(lǐng)域中,將仍以CCD主流,之下的產(chǎn)品中,將開始以CMOS傳感器為主流。業(yè)界分析2014年底至2015初,將有300萬像素的CMOS上市,預(yù)測(cè)CMOS市場(chǎng)應(yīng)用超越CCD的時(shí)機(jī)一般在2004年-2005年。
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