光电传感器应用技术第10章-第2节课件.ppt

1、 图10-10为TCD5243D光敏像元阵列图。从图中看出，它的滤色器的排列为Bayer排列方式。表10-3列出了TCD5243D的特性参数。表表10-3 TCD5243D的特性参数的特性参数 特性参数符号测试条件最小值典型值最大值单位光电灵敏度（R）R（R）F1.4,27.5cd/m295157mV光电灵敏度（G）R（G）F1.4,27.5cd/m2180260mV光电灵敏度（B）R（B）F1.4,27.5cd/m23065mV饱和电压Usat绿像元输出300mV暗信号电压Udak环境温度Tc=601.53.0mV图像弥散度SMRF5.60.0150.03%输出阻抗ZO500输出电流IOD6

2、.010mA弥散容限BLM绿像元输出1000倍2、复合滤色器、复合滤色器(或补色滤光片或补色滤光片)型的彩色型的彩色CCD TCD5511AD为典型带通滤色片型的彩色CCD器件，适用于PALSECAM电视制式的单管彩色CCD摄像机。具有598(水平)679(垂直)有效像素单元，像敏区相当于1/3吋典型光学系统。(1)总像素单元为637(H)688(V)；(2)有效像素单元为598(H)679(V)(3)像素单元尺寸为7.2m(H)4.7m(V)；(4)像敏区尺寸为4.3mm(H)3.2mm(V)；(5)封装形式为16DIP封装；(6)滤色片为Ye、Cy、Mg、G等；(7)附加特性中电子快门；图

3、10-11为TCD5511AD的外形与管脚定义图。它属于隔列转移形的面阵CCD。基本特征为：CRH1与CRH2为水平模拟移位寄存器的驱动脉冲，RS为水平输出的复位脉冲，水平驱动脉冲与复位脉冲的频率均为11.266MHz；CRv1、CRv2，CRv3，CRv4为四相垂直模拟移位寄存器的驱动脉冲，频率为15.625kHz；OS为CCD 的视频信号输出端。其他管脚分别为电源和各偏置输入端。图10-12所示为TCD55llAD光敏区部分结构图。图中符号Cy为青色滤光片对应的像元，该像元只能接收入射光中的蓝光(B)和绿光(G)，而将其中的红光(R)被滤光片阻挡；YG为黄色滤光像元，该像元只能接收到G和R

4、的光。Ye滤光器阻止蓝光B通过；Mg为紫色滤光像元，紫色滤光器允许蓝、红光通过，而阻止绿光，该像元只对蓝、红光敏感；G为绿色滤光片对应的像元。各滤光器的色元可以用下式表示 BRMRGYGBCgeY（10-1）从式（10-1）中不难利用加减运算找到三原色的信号。通过加减运算还可以降低像元噪声，提高图像质量。表10-4列出TCD5511AD的特性参数，表中的光电相应度参数为R，不再用单色光的形式表示，因为各滤色器使各像元的光电灵敏度基本一致，只须写出平均值。表表10-4 TCD5511AD的特性参数的特性参数特性参数符号测试条件最小值典型值最大值单位光电灵敏度 R35mV/lx饱和电压Usat50

5、0mV暗信号电压Udak环境温度(60)1.53.0mV图像弥散度SMRF5.60.0150.03%输出阻抗ZO200输出电流IOD6.010mA滞后LAGDVsig=20mV01.0mA弥散容限BLM绿像素输出500倍复合式滤色器面阵CCD的彩色信号获取方法如图10-13及图10-14所示。图10-13为奇、偶二输出信号相邻两行相加处理获得新的n1行和n1+1行的信号，偶数场相邻两行相加获得n2与n2+2行的信号。用低通滤波器(LPF)得到亮度信号Yn(2R十3G十2B)10.3 彩色面阵彩色面阵CCD摄像机概述摄像机概述10.3.1 三管彩色面阵三管彩色面阵CCD摄像机摄像机1.三管彩色面

6、阵CCD摄像机的基本组成 10.3.2 二管式彩色面阵二管式彩色面阵CCD摄像机摄像机 图10-20是两管彩色面阵CCD摄像机的原理方框图。图中输入光信号中绿光分量由分光棱镜分离出来以后，均匀地投射到G-CCD摄像器上，产生G图像信号。余下的红光与蓝光之和(紫色)经过滤色器落到R/B-CCD摄像器上，形成R和B图像信号。10.3.3 单管单管CCD彩色摄像机彩色摄像机10.4 彩色面阵彩色面阵CCD数码相机概述数码相机概述 数码照相机简称数码相机，英文名“Digital Still Camera”，是一种利用光电传感器(CCD/CMOS SENSOR)把图像(Image)转换成电子数据(Ele

7、ctronic Data)的照相机。数码相机是现代通信、计算机产业、照相机产业高速发展的产物。随着电信、计算机的普及和家庭化，数码相机作为计算机的图像输入设备，不仅能采集静止图像，而且能采集视频图像和音频信号，便于计算机存储和处理，容易实现网络传输，其应用领域日益广泛。数码相机以电子存储设备为摄像记录载体，通过光学镜头在光圈和快门的控制下，实现在电子存储设备上的曝光，完成被摄影像的记录。数码相机由LENS(镜头)、CCD/CMOS(光电传感器)、A/DC(模/数转换器)、DSP(数字信号处理器)、BUILT-IN MEMORY(内置存储器)、LCD(液晶显示器)、SD CARD(可移动存储器)

8、和USB INTERFACE(计算机接口)等部分组成。1、CCD数码相机的基本组成原理 CCD数码相机的基本组成原理方框图如图10-30所示。2.数码相机的主要性能 表表10-5 典型数码相机的性能参数典型数码相机的性能参数型号类别像元数（万）分辨率（HV）焦距（mm）快门(s)存储体类型容量(MB)显示屏（英寸）接口T10CCD7403072230438-114 1-1/1000 SD582.5 USB2.0A710 ISCCD7103072230435-210 15-1/2000 SD162.5 USB2.0IXUS 850 ISCCD7303072230428-105 15-1/1600

9、 SD162.5 USB2.0T50CCD7403072230438-114 1-1/1000 MSDuo583 USB2.0A640CCD10003648273635-140 15-1/2000 SD322.5 USB2.0NV3CCD7403072230538-114 2-1/2000 SD/MMC152.5 USB2.0IXUS 60CCD6202816211235-105 15-1/1500 SD162.5 USB2.0N2CCD10303648273638-114 30-1/1000 MSDuo263 USB2.0IXUS 900 TiCCD10203648273637-111 15

10、-1/2000 SD322.5 USB2.0G7CCD10203648273635-210 15-1/2500 SD322.5 USB2.0NV10CCD10303648273635-105 2-1/2000 SD/MMC192.5 USB2.0W50CCD6202816211238-114 1-1/2000 MS Duo322.5 USB2.0IXUS 800 ISCCD6202816211235-14015-1/1600 SD162.5 USB2.0E0S 400DCMOS10503888259230-1/4000 CF2.5 USB2.0R1CMOS1030 3888259224-120

11、30-1/2000CF2 USB2.0EOS 5DCMOS13304368291230-1/8000CF2.5 USB2.0D2XsCMOS1240 42882848430-1/8000CF2.5 USB2.010.5 彩色面阵彩色面阵CMOS数码相机概述数码相机概述1、CMOS图像传感器的优点图像传感器的优点 CCD存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂，速度较慢。CMOS图像传感器经光电转换后直接产生电压信号，信号读取十分简单，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD快得多。2、CMOS

12、数码相机的基本组成原理数码相机的基本组成原理 CMOS数码相机的基本组成原理方框图如图10-31所示。LCD面板LCD驱动器/控制器A/DCMOS图像传感器显示控制界面电路DSP/CPU同步发生器存储控制器JPEG压缩存储器缓冲器存储媒体控制器闪光灯控制闪存视频编码视频输出透镜图10-31 数码相机原理方框图 它的工作原理和特性与CCD数码相机基本相同。被摄景物经成像物镜成像在CMOS的像敏面上。视频信号被A/D转换器转换成数字信号，并以数字图像的形式存入存储器。主芯片利用A/D转换器得到的数字图像信号调整闪光灯、焦距等。思考题与习题思考题与习题10 10.1 举例说明用彩色线阵CCD图像传感

13、器扫描彩色图像的原理，如何利用ILX522k型线阵CCD扫描出彩色图像？10.2 为什么ILX522k型彩色线阵CCD器件的绿色像元数为2048而红与蓝像元数各为1024？若用它扫描一幅1024行的真彩色图像时它的水平与垂直分辨能力如何评价？10.3 当所用线阵CCD为TCD2252D器件时，若驱动频率为4MHz，它完成1行彩色信号的扫描需要多长时间？若一幅图像由512行构成，试问扫描一幅图像需要多长时间？10.4 若采用最高驱动频率为6MHz的TCD2557D（53403像元）传感器扫描彩色图像的行周期最小为多少？若希望获得一幅53405340的彩色图像需要多少时间？10.5 若采用TCD2901D器件扫描，希望获得1055010550的一幅彩色图像，问最短需要多长时间？（提示TCD2901D一周期的哑元数最少为78个RS周期）