图像传感器

一、图像传感器的历史

  图像传感器的历史可以说非常的悠久:早在1873年,当时科学家约瑟·美(joseph may)及伟洛比·史密夫(willoughbysmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流,这是电子影像发展的开始。以后陆续有组织和学者研究电子影像,发明了几种不同类型的图像传感器。其中重要的发明有20世纪50年代诞生的光学倍增管(photo multiplier tube,简称pmt)和70年代出现的电荷耦合装置(charge coupled device,简称ccd)。

  20世纪末,又有三种新型的图像传感器问世了,它们分别是互补氧化金属半导体(complementary metal oxide semiconductor,简称cmos)、接触式图像传感器(contact lmage sensor,简称cis)和lbcast传感器系统(lateral buried charge accumulator, sensing transistor array)。

  二、pmt

  pmt是最早出现的图像传感器,从五十年代发展到现在,技术已经非常成熟,是目前性能最好的传感器。它就像一个圆柱体小灯泡,直径约一寸,长度约二寸;内置多个电极,将进入的光信号转化为电信号,即使很微弱的光线也可准确补捉。其最高动态范围可达4.2,相对于其它类型只能达到3.2-3.6的传感器,pmt要胜出不少;而且它非常耐用,可以运作十万小时以上。但是由于其造价相当高,只能应用于专业的印刷、出版业扫描仪及工程分析仪等。

  三、ccd

  ccd是美国贝尔实验室于1969年发明的,与电脑晶片cmos技术相似,也可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。ccd是一种特殊的半导体材料,由大量独立的感光二极管组成,一般这些感光二极管按照矩阵形式排列(富士公司的super ccd除外)。ccd的感光能力比pmt低,但近年来ccd技术有了长足的进步,又由于ccd的体积小、造价低,所以广泛应用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。目前大多数数码相机采用的图像传感器都是ccd。

  四、cmos

  cmos技术已发展了数十年,cpu和内存便是由cmos组成。但直到1998年它才被用于制作图像传感器。cmos的优点是结构比ccd简单,耗电量只有普通ccd的1/3左右,而且制造成本比ccd要低。自从佳能公司在专业数码单反相机eos d30中采用了cmos以来,已经有越来越多的数码单反相机使用它,目前数码单反相机中几乎有一半采用cmos作为图像传感器。

  五、cis

  cis是一种基于cmos技术的传感器,由于结构关系,cis技术通常只用于扫描仪。cis扫描仪将光源、聚焦镜片及感应器一同固定于一个外罩内,不须调节、预热,所以比ccd扫描仪起动快。cis扫描仪体积比ccd扫描仪更小,而制造成本也更少。但cis技术还不成熟,容易产生较大的噪点,所以应用不太广泛。

  六、lbcast

  lbcast也是一种基于cmos技术的传感器,这是尼康从1993年开始研发的一种新型传感器。它是被用来作为取代ccd的摄影元件,着眼于cmos的未来发展,进行了自主改进。和coms一样,lbcast也使用了x-y图像寻址放大方式来读取信号,这使其色彩的动态范围和色域相对于ccd而言更大,而由于使用了便电压和小的jfet集成电路结构来进行光电信号的传输,则使信噪比相比coms有了很大的提高,并因此有效控制了图像噪点,而在传输速度上也由于使用了独立的管线流水线而更为迅速。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计