最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子(感光面积与整个像素面积之比)与量子效率(由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量)的乘积。CCD传感器因其技术的固有特性而拥有一个很大的填充因子。而在CMOS图像传感器中,为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平,人们给CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器(APS),并且导致填充因子降低,原因是像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用,留给光电二极管的可用空间较小。
目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出,传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化,竞争也将日益激烈。随着科技的不断进步,传感器技术应用出新招,优势应用层出不穷。
在摄像机里,CCD也是按照这种方式,将景物图像转换成电荷形成视频信号的。如果照度太低,拍摄目标在CCD上形成的电荷很少,则出现图像不清晰甚至不能呈现出图像,为了解决这个问题,现在可以通过数字图像处理技术(DSP)来解决这个问题。具体做法是,在电路上增加CCD对每帧图像的曝光时间,也就是对目标微光光生电荷进行积累,相当与在夜晚照相时,用手控快门进行拍照一样,这样呈现出图像比较清晰。因此,有的把摄像机的这种功能叫慢快门。有时候又叫做数字慢开门。
在帧积累方式(Frame Integration Mode)中,存储在奇数行各像素中的光生电荷在奇数场读出,存储在偶数行各像素中的光生电荷在偶数场读出,每个像素的光生电荷积累时间是一帧时间,即1/25s。因为帧积累方式的光生电荷积累时间比较长,上一场的光生电荷保留在光敏成像区,出现在下一场中,所以有一场时间的延迟,这种延迟会引起动态分辨率的下降。
在场积累方式中,两个相邻行的电荷加起来同时转移到垂直CCD移位寄存器。隔行读出是由相加电荷的组合方式的不同来实现的。每个像素的光生电荷积累时间是一场时间,即1/50s。因此,场积累方式的特点是:(1)没有一场时间的延迟;(2)图像垂直边缘的闪烁减少;(3)宽的动态范围和抗弥散性好;(4)垂直方向分辨率略有降低。
不管是帧积累还是场积累,由于延长了CCD的曝光时间,虽然图像是相对清晰了,但图像变化的实时性却受到了影响,也就是当被拍摄的目标快速运动时,会有拖尾现象,图像也表现为动画效果。
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