圖像傳感器應用

1、講師：胡歡朝講師：胡歡朝前言前言了解了解LCD的工作原理的工作原理了解了解CCD及及CMOS的工作原理的工作原理了解攝像頭的圖像處理了解攝像頭的圖像處理熟知各常用芯片中各信號的作用熟知各常用芯片中各信號的作用結(jié)語結(jié)語課程內(nèi)容及目標課程內(nèi)容及目標前前 言言 為了能夠隨時適應手機等移動電子終端設備日異更新為了能夠隨時適應手機等移動電子終端設備日異更新發(fā)展的變化需求，提高企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工程人員的技術技能，發(fā)展的變化需求，提高企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工程人員的技術技能，特綜合目前工程人員的現(xiàn)狀，編寫相關基礎知識的系列教特綜合目前工程人員的現(xiàn)狀，編寫相關基礎知識的系列教程，供生產(chǎn)及周邊工程單位自學及教學之用，全面提升

2、企程，供生產(chǎn)及周邊工程單位自學及教學之用，全面提升企業(yè)工程技術服務能力和問題處理能力。業(yè)工程技術服務能力和問題處理能力。 此系列課程涉及面廣，內(nèi)容豐富，并隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)此系列課程涉及面廣，內(nèi)容豐富，并隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會隨時添加不同的教程，主要是基于基礎知識的學習，展會隨時添加不同的教程，主要是基于基礎知識的學習，各同學若有更高的興趣愛好可以參考更多書籍，以達到專各同學若有更高的興趣愛好可以參考更多書籍，以達到專業(yè)化的目的。業(yè)化的目的。一一.LCD的工作原理的工作原理TFT-LCDThin Film Transistor Liquid Crystal Display薄膜電晶體液晶顯示器薄膜電

3、晶體液晶顯示器體積小，重量輕，低輻射，體積小，重量輕，低輻射，低耗電量，全彩化等優(yōu)點，低耗電量，全彩化等優(yōu)點，因此在各類顯示器材上得因此在各類顯示器材上得到了廣泛的應用。到了廣泛的應用。一一.LCD的工作原理的工作原理1. 液晶顯示原理液晶顯示原理偏光板液晶隊列層晶列旋轉(zhuǎn)90度一一.LCD的工作原理的工作原理1. 液晶顯示原理液晶顯示原理在兩端加上電壓以在兩端加上電壓以后，液晶晶體的會后，液晶晶體的會隨著電場方向均勻隨著電場方向均勻排列，使光透過時排列，使光透過時與晶列平行，不發(fā)與晶列平行，不發(fā)生生90度偏轉(zhuǎn)，這樣度偏轉(zhuǎn)，這樣入射到第二塊偏向入射到第二塊偏向板時光與板時光與a垂直，垂直，無法透

4、過。無法透過。偏光板液晶隊列層晶列均勻排列一一.LCD的工作原理的工作原理2. LCD的組成的組成偏光板TFT密封膠各向異性導電膜TAB控制芯片PCB驅(qū)動IC散光板間隙子導光板反光板背光燈偏光板 顯示電極電容液晶晶列配向膜公共電極保護膜彩色濾光膜遮光層玻璃基板菱鏡片一一.LCD的工作原理的工作原理3. LCD彩色濾光膜的排列彩色濾光膜的排列馬賽克式馬賽克式：顯示：顯示AV動態(tài)畫面動態(tài)畫面直條式：直條式：較常顯示較常顯示文字畫面文字畫面,(Note Book)。 一一.LCD的工作原理的工作原理4. LCD主要名詞解釋主要名詞解釋分辨率（Display Resolution ）：顯示器上水平方向

5、和垂直方向上相素（Pixel）的數(shù)目。注：一個相素有R、G、B三個子相素（Sub-Pixel）。對比度（Contrast Ratio）：顯示器最大亮度值（全白）與最小亮度值（全黑）之比值。一般TFT-LCD的對比值為200:1至400:1。視角（Viewing Angle）：在大角度觀看的情況下，顯示器亮暗對比變差會使畫面失真，而在可接受的觀測角度范圍就稱為視角。反應時間（Response Time）：從輸入信號到輸出影像所經(jīng)歷的時間，一般液晶顯示器反應時間為2030毫秒。（標準電影格式每畫面為40毫秒）二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器CCDCharge Coupled Device 電荷耦合

6、器件電荷耦合器件CCDCCD圖像傳感器具有輸出噪聲小、動圖像傳感器具有輸出噪聲小、動態(tài)范圍大、光譜響應范圍寬、分辨態(tài)范圍大、光譜響應范圍寬、分辨率高、輸出信號線性度好、功耗低、率高、輸出信號線性度好、功耗低、體積小、壽命長等優(yōu)點。體積小、壽命長等優(yōu)點。 缺點是體缺點是體積大，功耗大，價格高。積大，功耗大，價格高。二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器1. 傳感元件電荷存儲原理：傳感元件電荷存儲原理：CCD電荷存儲原理.swf二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器2. 電荷的轉(zhuǎn)移原理：電荷的轉(zhuǎn)移原理：CCD電荷轉(zhuǎn)移原理.swf二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器3. CCD電荷檢測（輸出方式）：電荷檢測（輸出方

7、式）：CCD電荷檢測輸出方式.swf二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器4. 面陣面陣CCD圖像傳輸方式：圖像傳輸方式：CCD幀傳輸方式.swfCCD行間轉(zhuǎn)移式原理.swf二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器4.面陣面陣CCD圖像傳輸方式：圖像傳輸方式：CCD行間傳輸方式原理行間傳輸方式原理5.CCD傳感器的主要特性參數(shù)：傳感器的主要特性參數(shù)：二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器靈敏度：靈敏度：光敏區(qū)的光電轉(zhuǎn)換效率光敏區(qū)的光電轉(zhuǎn)換效率分辨率：分辨率：分辨圖像明暗細節(jié)的能力分辨圖像明暗細節(jié)的能力信噪比：信噪比：信號與噪聲的幅值比值信號與噪聲的幅值比值光譜響應：光譜響應：光敏區(qū)對不同波長光的響應能力光敏區(qū)對不

8、同波長光的響應能力動態(tài)范圍：動態(tài)范圍：飽和輸出與暗信號的比值（對比度）飽和輸出與暗信號的比值（對比度）暗電流：暗電流：光敏沒有信號注入情況下輸出的信號光敏沒有信號注入情況下輸出的信號曝光量曝光量輸出幅值輸出幅值 0飽和曝光量飽和曝光量ES飽和輸出電荷飽和輸出電荷 QSAT暗電荷輸出暗電荷輸出 EDARKCCD光電轉(zhuǎn)換特性光電轉(zhuǎn)換特性三三.CMOS圖像傳感器圖像傳感器CMOSComplementary Metal-Oxide Semiconductor 互補性氧化金屬半導體互補性氧化金屬半導體 體積小、重量輕、功耗低、集成度高、體積小、重量輕、功耗低、集成度高、價位低、圖像抓取靈活等優(yōu)點價位低、

9、圖像抓取靈活等優(yōu)點 。 缺缺點是光照靈敏度低，噪聲大。但隨著點是光照靈敏度低，噪聲大。但隨著電子技術的發(fā)展，電子技術的發(fā)展，CMOS不僅在感光不僅在感光度上超過了度上超過了CCD，而且還可以獲得更，而且還可以獲得更高的動態(tài)范圍，漸漸地成為了高的動態(tài)范圍，漸漸地成為了CCD的的新接班人。新接班人。1. CMOS傳感器的像素結(jié)構(gòu)：傳感器的像素結(jié)構(gòu)：三三.CMOS圖像傳感器圖像傳感器a). 發(fā)光二極管型無源像素結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管型無源像素結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、像素填充率高及量子效結(jié)構(gòu)簡單、像素填充率高及量子效率比較高。率比較高。傳輸線電容較大，讀出噪聲高。傳輸線電容較大，讀出噪聲高。b). 發(fā)光二極管型有源像素

10、結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管型有源像素結(jié)構(gòu)1. CMOS傳感器的像素結(jié)構(gòu)：傳感器的像素結(jié)構(gòu)：三三.CMOS圖像傳感器圖像傳感器增加了緩沖放大，性能比無源型有增加了緩沖放大，性能比無源型有所提升，功耗小。所提升，功耗小。填充系數(shù)變小，需增加微透鏡。填充系數(shù)變小，需增加微透鏡。1. CMOS傳感器的像素結(jié)構(gòu)：傳感器的像素結(jié)構(gòu)：三三.CMOS圖像傳感器圖像傳感器c). 光柵型有源像素結(jié)構(gòu)光柵型有源像素結(jié)構(gòu)因為是兩次讀取，所以因為是兩次讀取，所以獲得圖像的信息真實，獲得圖像的信息真實，噪聲低，具有較高的成噪聲低，具有較高的成像質(zhì)量。像質(zhì)量。2. CMOS器件的總體構(gòu)造：器件的總體構(gòu)造：三三.CMOS圖像傳感器圖像傳

11、感器列選通邏輯列選通邏輯定時定時器和器和控制控制器器行行選選通通邏邏輯輯傳感像素陣列傳感像素陣列列平行列平行A/DASP 模擬信號處理器模擬信號處理器1. CMOS傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用MT9M001:1/2英寸英寸 130萬像萬像素素CMOS圖像傳感器：圖像傳感器：1. CMOS傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用1. CMOS傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用Power三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線模擬電源模擬電源數(shù)字電源數(shù)字電源控制控制

12、總線總線像素讀取時鐘像素讀取時鐘系系統(tǒng)統(tǒng)時時鐘鐘待機控制快照觸發(fā)復位信號操作使能幀信號行信號像素復位完成確認2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用LZ23J3V:130萬像素萬像素(1292*966)CCD圖像圖像傳感器：傳感器：2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用Output transistor drainOutput signalsReset transistor clockVertical shift register c

13、lockOverflow drainP-wellHorizontal shift register clock2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應用應用2. CCD傳感器的應用：傳感器的應用：三三. 圖像傳感器圖像傳