图像传感器应用.

1、讲师：胡欢朝讲师：胡欢朝1. 前言前言2. 了解了解LCD的工作原理的工作原理3. 了解了解CCD及及CMOS的工作原理的工作原理4. 了解摄像头的图像处理了解摄像头的图像处理5. 熟知各常用芯片中各信号的作用熟知各常用芯片中各信号的作用6. 结语结语课程内容及目标课程内容及目标前前 言言 为了能够随时适应手机等移动电子终端设备日异更新为了能够随时适应手机等移动电子终端设备日异更新发展的变化需求，提高企业生产现场工程人员的技术技能，发展的变化需求，提高企业生产现场工程人员的技术技能，特综合目前工程人员的现状，编写相关基础知识的系列教特综合目前工程人员的现状，编写相关基础知识的系列教程，供生产及

2、周边工程单位自学及教学之用，全面提升企程，供生产及周边工程单位自学及教学之用，全面提升企业工程技术服务能力和问题处理能力。业工程技术服务能力和问题处理能力。 此系列课程涉及面广，内容丰富，并随着电子产业的发此系列课程涉及面广，内容丰富，并随着电子产业的发展会随时添加不同的教程，主要是基于基础知识的学习，展会随时添加不同的教程，主要是基于基础知识的学习，各同学若有更高的兴趣爱好可以参考更多书籍，以达到专各同学若有更高的兴趣爱好可以参考更多书籍，以达到专业化的目的。业化的目的。一一.LCD的工作原理的工作原理TFT-LCDThin Film Transistor Liquid Crystal Di

3、splay薄膜电晶体液晶显示器薄膜电晶体液晶显示器体积小，重量轻，低辐射，体积小，重量轻，低辐射，低耗电量，全彩化等优点，低耗电量，全彩化等优点，因此在各类显示器材上得因此在各类显示器材上得到了广泛的应用。到了广泛的应用。一一.LCD的工作原理的工作原理1. 液晶显示原理液晶显示原理偏光板液晶队列层晶列旋转90度一一.LCD的工作原理的工作原理1. 液晶显示原理液晶显示原理在两端加上电压以在两端加上电压以后，液晶晶体的会后，液晶晶体的会随着电场方向均匀随着电场方向均匀排列，使光透过时排列，使光透过时与晶列平行，不发与晶列平行，不发生生90度偏转，这样度偏转，这样入射到第二块偏向入射到第二块偏向

4、板时光与板时光与a垂直，垂直，无法透过。无法透过。偏光板液晶队列层晶列均匀排列一一.LCD的工作原理的工作原理2. LCD的组成的组成偏光板TFT密封胶各向异性导电膜TAB控制芯片PCB驱动IC散光板间隙子导光板反光板背光灯偏光板 显示电极电容液晶晶列配向膜公共电极保护膜彩色滤光膜遮光层玻璃基板菱镜片一一.LCD的工作原理的工作原理3. LCD彩色滤光膜的排列彩色滤光膜的排列马赛克式马赛克式：显示：显示AV动态画面动态画面直条式：直条式：较常显示较常显示文字画面文字画面,(Note Book)。 一一.LCD的工作原理的工作原理4. LCD主要名词解释主要名词解释分辨率（Display Res

5、olution ）：显示器上水平方向和垂直方向上相素（Pixel）的数目。注：一个相素有R、G、B三个子相素（Sub-Pixel）。对比度（Contrast Ratio）：显示器最大亮度值（全白）与最小亮度值（全黑）之比值。一般TFT-LCD的对比值为200:1至400:1。视角（Viewing Angle）：在大角度观看的情况下，显示器亮暗对比变差会使画面失真，而在可接受的观测角度范围就称为视角。反应时间（Response Time）：从输入信号到输出影像所经历的时间，一般液晶显示器反应时间为2030毫秒。（标准电影格式每画面为40毫秒）二二.CCD图像传感器图像传感器CCDCharge C

6、oupled Device 电荷耦合器件电荷耦合器件CCDCCD图像传感器具有输出噪声小、动图像传感器具有输出噪声小、动态范围大、光谱响应范围宽、分辨态范围大、光谱响应范围宽、分辨率高、输出信号线性度好、功耗低、率高、输出信号线性度好、功耗低、体积小、寿命长等优点。体积小、寿命长等优点。 缺点是体缺点是体积大，功耗大，价格高。积大，功耗大，价格高。二二.CCD图像传感器图像传感器1. 传感元件电荷存储原理：传感元件电荷存储原理：CCD电荷存储原理.swf二二.CCD图像传感器图像传感器2. 电荷的转移原理：电荷的转移原理：CCD电荷转移原理.swf二二.CCD图像传感器图像传感器3. CCD电

7、荷检测（输出方式）：电荷检测（输出方式）：CCD电荷检测输出方式.swf二二.CCD图像传感器图像传感器4. 面阵面阵CCD图像传输方式：图像传输方式：CCD帧传输方式.swfCCD行间转移式原理.swf二二.CCD图像传感器图像传感器4.面阵面阵CCD图像传输方式：图像传输方式：CCD行间传输方式原理行间传输方式原理5.CCD传感器的主要特性参数：传感器的主要特性参数：二二.CCD图像传感器图像传感器灵敏度：灵敏度：光敏区的光电转换效率光敏区的光电转换效率分辨率：分辨率：分辨图像明暗细节的能力分辨图像明暗细节的能力信噪比：信噪比：信号与噪声的幅值比值信号与噪声的幅值比值光谱响应：光谱响应：光

8、敏区对不同波长光的响应能力光敏区对不同波长光的响应能力动态范围：动态范围：饱和输出与暗信号的比值（对比度）饱和输出与暗信号的比值（对比度）暗电流：暗电流：光敏没有信号注入情况下输出的信号光敏没有信号注入情况下输出的信号曝光量曝光量输出幅值输出幅值 0饱和曝光量饱和曝光量ES饱和输出电荷饱和输出电荷 QSAT暗电荷输出暗电荷输出 EDARKCCD光电转换特性光电转换特性三三.CMOS图像传感器图像传感器CMOSComplementary Metal-Oxide Semiconductor 互补性氧化金属半导体互补性氧化金属半导体 体积小、重量轻、功耗低、集成度高、体积小、重量轻、功耗低、集成度高

9、、价位低、图像抓取灵活等优点价位低、图像抓取灵活等优点 。 缺缺点是光照灵敏度低，噪声大。但随着点是光照灵敏度低，噪声大。但随着电子技术的发展，电子技术的发展，CMOS不仅在感光不仅在感光度上超过了度上超过了CCD，而且还可以获得更，而且还可以获得更高的动态范围，渐渐地成为了高的动态范围，渐渐地成为了CCD的的新接班人。新接班人。1. CMOS传感器的像素结构：传感器的像素结构：三三.CMOS图像传感器图像传感器a). 发光二极管型无源像素结构发光二极管型无源像素结构结构简单、像素填充率高及量子效结构简单、像素填充率高及量子效率比较高。率比较高。传输线电容较大，读出噪声高。传输线电容较大，读出

10、噪声高。b). 发光二极管型有源像素结构发光二极管型有源像素结构1. CMOS传感器的像素结构：传感器的像素结构：三三.CMOS图像传感器图像传感器增加了缓冲放大，性能比无源型有增加了缓冲放大，性能比无源型有所提升，功耗小。所提升，功耗小。填充系数变小，需增加微透镜。填充系数变小，需增加微透镜。1. CMOS传感器的像素结构：传感器的像素结构：三三.CMOS图像传感器图像传感器c). 光栅型有源像素结构光栅型有源像素结构因为是两次读取，所以因为是两次读取，所以获得图像的信息真实，获得图像的信息真实，噪声低，具有较高的成噪声低，具有较高的成像质量。像质量。2. CMOS器件的总体构造：器件的总体

11、构造：三三.CMOS图像传感器图像传感器列选通逻辑列选通逻辑定时定时器和器和控制控制器器行行选选通通逻逻辑辑传感像素阵列传感像素阵列列平行列平行A/DASP 模拟信号处理器模拟信号处理器1. CMOS传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用MT9M001:1/2英寸英寸 130万像万像素素CMOS图像传感器：图像传感器：1. CMOS传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用1. CMOS传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用Power三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用数据总线数据总线数据总线数据总线模拟

12、电源模拟电源数字电源数字电源控制控制总线总线像素读取时钟像素读取时钟系系统统时时钟钟待机控制快照触发复位信号操作使能帧信号行信号像素复位完成确认2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用LZ23J3V:130万像素万像素(1292*966)CCD图像图像传感器：传感器：2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用Output transistor drainOutput signalsReset transistor clockVertica

13、l shift register clockOverflow drainP-wellHorizontal shift register clock2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像传感器IC应用应用2. CCD传感器的应用：传感器的应用：三三. 图像传感器图像