圖像傳感器應(yīng)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(hào)的作用熟知各常用芯片中各信號(hào)的作用結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ)課程內(nèi)容及目標(biāo)課程內(nèi)容及目標(biāo)前前 言言 為了能夠隨時(shí)適應(yīng)手機(jī)等移動(dòng)電子終端設(shè)備日異更新為了能夠隨時(shí)適應(yīng)手機(jī)等移動(dòng)電子終端設(shè)備日異更新發(fā)展的變化需求，提高企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工程人員的技術(shù)技能，發(fā)展的變化需求，提高企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工程人員的技術(shù)技能，特綜合目前工程人員的現(xiàn)狀，編寫(xiě)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的系列教特綜合目前工程人員的現(xiàn)狀，編寫(xiě)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的系列教程，供生產(chǎn)及周邊工程單位自學(xué)及教學(xué)之用，全面提升

2、企程，供生產(chǎn)及周邊工程單位自學(xué)及教學(xué)之用，全面提升企業(yè)工程技術(shù)服務(wù)能力和問(wèn)題處理能力。業(yè)工程技術(shù)服務(wù)能力和問(wèn)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(huì)隨時(shí)添加不同的教程，主要是基于基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，展會(huì)隨時(shí)添加不同的教程，主要是基于基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，各同學(xué)若有更高的興趣愛(ài)好可以參考更多書(shū)籍，以達(dá)到專(zhuān)各同學(xué)若有更高的興趣愛(ài)好可以參考更多書(shū)籍，以達(dá)到專(zhuān)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(diǎn)，低耗電量，全彩化等優(yōu)點(diǎn)，因此在各類(lèi)顯示器材上得因此在各類(lèi)顯示器材上得到了廣泛的應(yīng)用。到了廣泛的應(yīng)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(duì)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(huì)后，液晶晶體的會(huì)隨著電場(chǎng)方向均勻隨著電場(chǎng)方向均勻排列，使光透過(guò)時(shí)排列，使光透過(guò)時(shí)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(shí)光與板時(shí)光與a垂直，垂直，無(wú)法透

4、過(guò)。無(wú)法透過(guò)。偏光板液晶隊(duì)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(dǎo)電膜TAB控制芯片PCB驅(qū)動(dòng)IC散光板間隙子導(dǎo)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(hù)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(dòng)態(tài)畫(huà)面動(dòng)態(tài)畫(huà)面直條式：直條式：較常顯示較常顯示文字畫(huà)面文字畫(huà)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(gè)相素有R、G、B三個(gè)子相素（Sub-Pixel）。對(duì)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(duì)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(duì)比變差會(huì)使畫(huà)面失真，而在可接受的觀測(cè)角度范圍就稱(chēng)為視角。反應(yīng)時(shí)間（Response Time）：從輸入信號(hào)到輸出影像所經(jīng)歷的時(shí)間，一般液晶顯示器反應(yīng)時(shí)間為2030毫秒。（標(biāo)準(zhǔn)電影格式每畫(huà)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(dòng)圖像傳感器具有輸出噪聲小、動(dòng)態(tài)范圍大、光譜響應(yīng)范圍寬、分辨態(tài)范圍大、光譜響應(yīng)范圍寬、分辨率高、輸出信號(hào)線性度好、功耗低、率高、輸出信號(hào)線性度好、功耗低、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)是體缺點(diǎn)是體積大，功耗大，價(jià)格高。積大，功耗大，價(jià)格高。二二.CCD圖像傳感器圖像傳感器1. 傳感元件電荷存儲(chǔ)原理：傳感元件電荷存儲(chǔ)原理：CCD電荷存儲(chǔ)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(cè)（輸出方式）：電荷檢測(cè)（輸出方

7、式）：CCD電荷檢測(cè)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(xì)節(jié)的能力分辨圖像明暗細(xì)節(jié)的能力信噪比：信噪比：信號(hào)與噪聲的幅值比值信號(hào)與噪聲的幅值比值光譜響應(yīng)：光譜響應(yīng)：光敏區(qū)對(duì)不同波長(zhǎng)光的響應(yīng)能力光敏區(qū)對(duì)不

8、同波長(zhǎng)光的響應(yīng)能力動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍：飽和輸出與暗信號(hào)的比值（對(duì)比度）飽和輸出與暗信號(hào)的比值（對(duì)比度）暗電流：暗電流：光敏沒(méi)有信號(hào)注入情況下輸出的信號(hào)光敏沒(méi)有信號(hào)注入情況下輸出的信號(hào)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(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)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(jià)位低、圖像抓取靈活等優(yōu)點(diǎn)價(jià)位低、

9、圖像抓取靈活等優(yōu)點(diǎn) 。 缺缺點(diǎn)是光照靈敏度低，噪聲大。但隨著點(diǎn)是光照靈敏度低，噪聲大。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)的發(fā)展，CMOS不僅在感光不僅在感光度上超過(guò)了度上超過(guò)了CCD，而且還可以獲得更，而且還可以獲得更高的動(dòng)態(tài)范圍，漸漸地成為了高的動(dòng)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(wú)源像素結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管型無(wú)源像素結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、像素填充率高及量子效結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wú)源型有增加了緩沖放大，性能比無(wú)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?yàn)槭莾纱巫x取，所以因?yàn)槭莾纱巫x取，所以獲得圖像的信息真實(shí)，獲得圖像的信息真實(shí)，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(shí)定時(shí)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(hào)處理器模擬信號(hào)處理器1. CMOS傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用MT9M001:1/2英寸英寸 130萬(wàn)像萬(wàn)像素素CMOS圖像傳感器：圖像傳感器：1. CMOS傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用1. CMOS傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用Power三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)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(shí)鐘像素讀取時(shí)鐘系系統(tǒng)統(tǒng)時(shí)時(shí)鐘鐘待機(jī)控制快照觸發(fā)復(fù)位信號(hào)操作使能幀信號(hào)行信號(hào)像素復(fù)位完成確認(rèn)2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用LZ23J3V:130萬(wàn)像素萬(wàn)像素(1292*966)CCD圖像圖像傳感器：傳感器：2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用Output transistor drainOutput signalsReset transistor clockVertical shift register c

13、lockOverflow drainP-wellHorizontal shift register clock2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳感器IC應(yīng)用應(yīng)用2. CCD傳感器的應(yīng)用：傳感器的應(yīng)用：三三. 圖像傳感器圖像傳