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    图像传感器技术:光子和电子的图像形成原理

    发表时间:2022-09-25 18:12【 阅读量:-查看手机网址
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      在这一点上,电子电路已取代胶片成为记录光的主要手段,这是不言而喻的。数以亿计,甚至数十亿的人生活在智能手机和相机的伸手可及的范围内,其中许多人可能对使用基于胶片的相机而不是电子设备拍照的可能性只有模糊的想法.


      此外,数字成像的重要性远远超出了智能手机文化甚至专业摄影或摄像。我在数码相机设计方面的所有经验都发生在国防工业,而其他各个行业——制造、安全、医疗保健和环境科学——都依赖于各种类型的图像传感器。


      光子和电子


      电子成像的基本前提是光可以以保留视觉信息的方式转换为电能,从而使我们能够重建场景的光学特性。光子和电子之间的这种可预测的相互作用启动了捕获数字图像的过程。在入射光子传递的能量转换为电能之后,系统必须有某种方法来量化这种能量并将其存储为数值序列(或矩阵)。


      在大多数图像传感器中,从光到电的转换是由光电二极管完成的,光电二极管是一种pn结,其结构有利于响应入射光产生电子-空穴对。

      这是CCD输出波形的示例。我们将在以后的文章中更多地讨论这个图。


      CMOS图像传感器是一个非常不同的故事。它们的工作方式更像标准集成电路,具有逻辑电平电压供应、片上图像处理和数字输出数据。您可能需要处理一些额外的图像噪声,但在许多应用程序中,这是为了大幅降低设计复杂性、开发成本和压力而付出的很小的代价。


      图像处理不是典型微控制器的任务,当您使用高帧率或高分辨率传感器时,它的要求尤其高。大多数应用都将受益于数字信号处理器或FPGA的计算能力。


      您还需要考虑压缩,尤其是当您需要将图像存储在内存中或无线传输它们时。这可以在软件或可编程硬件中执行,但在我看来,ADV212——ADI公司的JPEG压缩/解压ASIC——是一个很好的选择。

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