接触式图像传感器

kenson · 发表于 2016-1-20 17:36

1接触式图像传感器的发展现状
　　韩国WooyOUllgCO．Ltd推出一系列接触式图像传感器WIS216—2MO3HCIS模块，其尺寸为18×18×232mm，它是由1728位MOS光探测传感器阵列．一个LED阵列以及一个柱状体镜片阵列组成。产品采用内部LED光源照明，该图像传感器具有8dpm分辨率，且具有高调变传送功能(MTF)。

　　该图像传感器的特性包括216mm扫描范围，扫描速率为5msd每行，一路模拟输入。还可提供用于输入和输出的lO接脚连接器，传感器电源为7．0VDC。

　　日本Kanagawa技术学院研制出彩色接触式图像传感器，其性能为：

　　像元数 1728位

　　像元密度 8位／ram

　　灵敏度 0．1vtA／lux(LED)

　　光谱响应 485、560、660nm

　　非均匀性 <10％

　　S／N 1000：1

　　读出速率 15ms／~(总时间／每线)

　　清晰度 0．5(8线／mm)

　　光电导涂层材料 CdS—CdSe

　　电压 5V

　　日本Rohm公司开发的IA3005一CA10A型彩色接触式图像传感器，阅读图像的宽度达到127mm(B6)．分辨率达到300dpi，体积137mm×18ramx8．1mm。该传感器能处理1677×104种颜色．每色8bit，灰度达256级。读取速度为每行12ms，光源是置于陶瓷板中心的RGB发光二极管(LED)。光源上面有一塑料棱镜，使光线能均匀地照射到图像和数据的表面上方以便于读人。为防止色串扰，使用单个RGB光源。

2接触式图像传感技术简介
　　CIS是英文ContactImageSensor的缩写，中文译名即“接触式图像传感器”。CIS是由光源系统和感光系统的单件构成的集成模块。

　　感光系统的硅材料表面部分被分割成能分若干个正方形感光单元（以5000个图像单元为例），每个感光单元的大小取决于每英寸单元数量，英寸单元数量又取决于扫描分辨率（CIS 400dpi分辨率的扫描仪，它的图像单元间距是1／４００英寸）。光学系统是一个条形的透镜列阵它直接将扫描原稿表面投射到硅材料表面，以1︰1的比例对原稿进行扫描，从而没有放大或缩小原稿，因此就节省能源和几何精度而言能够更好的重现原稿。

　　LED（发光二级管）发出的光源一次直接将光照射到原稿上。三种颜色发光二极管（红、绿、蓝）通过快速的切换发光提供扫描所需要的三原色。值得注意的是在光学系统和感光系统中没有滤色装置， CIS扫描仪的色彩范围是由每组发光二极管的光谱决定，而不像CCD扫描仪是通过滤色装置来处理的。由于滤色技术要比发光二极管技术先进的多，因此CIS扫描仪在色彩范围上也就不如CCD扫描仪好。

　　然而，快速的切换发光二极管是不需要预热的，因此CIS扫描仪能够立即通电使用。更进一步说，发光二极管的光源非常的稳定因此CIS扫描仪不需要频繁的进行校准。

3接触式图像传感器的分类
　　目前，接触式图像传感器大致可分为两种，一种是使用易于制成大面积薄膜的光电变换材料，另一种则是将多集成电路线阵传感器排成长条状多芯片式。后者虽然性能优异。

　　但需要高精度的连接技术，故在提高分辨率方面，至今尚存在一些问题。就前者而言．作为薄膜光电变换材料，迄今使用了硫化锅——硒化镉(CdS—CdSe)，砷—硒一碲(As—稳定性，而且还无公害。要用这种非晶硅制作高速，高性能装置的光电变换器件时，从对光具有响应特性的角度看，可采用具有阻流电极结构的层状式器件，使用肖特基势垒二极管，金属——绝缘体——半导体(MIS)二极管，P—i—iq_二极管的图像传感器均有报道。

　　不同的器件结构具有不同的特点，如肖特基势垒二极管的结构最简单，MIs二极管可得到非常小的暗电流，P—i—iq_二极管具有良好的整流特性。日本日电公司光电子学研究所的板术干雄等研制了异质结二极管，该二极管结构较为简单，易于制作，即便是在高温时也能获得较小的暗电流，其结构是在氧化铟锡(ITO)和非晶硅之间夹人一层P型非晶SiCx，以图提高光电二极管的性能。有关非晶硅异质结二极管的制备工艺，日本日电公司光电子研究所已作了详细介绍。已研制出扫描速度为0．8，读出时问为1～1．5毫秒／线，分辨率为8位／毫米(总像素1728位)，12位／毫米(总像素2592位)；16位／毫米(总像素为3456位)的无定形硅接触式图像传感器。已广泛用于传真机和扫描仪中。

4接触式图像传感器的应用
　　接触式图像传感器(Contact Image Sensor)是一种最先用于传真机，近年来开始应用于扫描仪的新技术。由于CIS是一种接触式图像传感器元件，其工作原理是利用以矩阵式排列的内置发光二极管为微小光源发出的光线经被扫描物反射后，由感光器捕获后转化为电信号经处理后直接形成扫描对象的完整影像。CIS感光元件本身足以完成成像任务，根本不需要经过反射镜或透射镜片参与，产品组装非常简单。由于CIS由单一组件组成，所以维修也简单得多由于CIS为LED无热光管，不需预热过程，通电源即可进行扫描工作，显而易见。利用CIS技术的扫描仪一般具有体积小，重量轻和节省器件的优点，因此，价格相对便宜。当然，其扫描效果要比CCD技术扫描仪稍有逊色。

　　扫描仪可以理解为一台固定的数字相机，它通过光电转换来捕捉各种印刷品、照片甚至较薄物件的图像信息，作为一种高精度的光电一体化产品，其通过光电器件将检测到的光信号转为电信号，再将电信号通过模拟／数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。目前扫描仪中最常用的光电器件为CCD，CCD将由发光管照到扫描物上反射回来的光按其强度转化为对应的电荷量，再将电荷量发送给模／数转换器，将它转换为计算机可以处理的二进制数据，不同的CCD的光灵敏度和附加电噪声与数量决定扫描质量。比如在平板扫描仪中，CCD探测器在一片上有三行分别记录三原色，并在原始图像的整个宽度上进行采样将其记录为一整行。当一行栗样完成后，接着去栗集下一行电荷量。最近又推出T叫接触式图像传感器(CIS)的扫描仪，它采用CIS代替普通的CCD器件．同时用一排300或6OO个紧密排列的红(R)、绿(G)、蓝(S)三色的LED传感器所发出的光接触式图像传感器(Contact Image Sensor)是一种最先用于传真机，近年来开始应用于扫描仪的新技术。由于CIS是一种接触式图像传感器元件，其工作原理是利用以矩阵式排列的内置发光二极管为微小光源发出的光线经被扫描物反射后，由感光器捕获后转化为电信号经处理后直接形成扫描对象的完整影像。CIS感光元件本身足以完成成像任务，根本不需要经过反射镜或透射镜片参与，产品组装非常简单。由于CIS由单一组件组成，所以维修也简单得多由于CIS为LED无热光管，不需预热过程，通电源即可进行扫描工作，显而易见。利用CIS技术的扫描仪一般具有体积小，重量轻和节省器件的优点，因此，价格相对便宜。当然，其扫描效果要比CCD技术扫描仪稍有逊色。

　　扫描仪可以理解为一台固定的数字相机，它通过光电转换来捕捉各种印刷品、照片甚至较薄物件的图像信息，作为一种高精度的光电一体化产品，其通过光电器件将检测到的光信号转为电信号，再将电信号通过模拟／数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。目前扫描仪中最常用的光电器件为CCD，CCD将由发光管照到扫描物上反射回来的光按其强度转化为对应的电荷量，再将电荷量发送给模／数转换器，将它转换为计算机可以处理的二进制数据，不同的CCD的光灵敏度和附加电噪声与数量决定扫描质量。比如在平板扫描仪中，CCD探测器在一片上有三行分别记录三原色，并在原始图像的整个宽度上进行采样将其记录为一整行。当一行栗样完成后，接着去栗集下一行电荷量。最近又推出T叫接触式图像传感器(CIS)的扫描仪，它采用CIS代替普通的CCD器件．同时用一排300或6OO个紧密排列的红(R)、绿(G)、蓝(S)三色的LED传感器所发出的光混合在一起产生白光源，CIS的出现代替了复杂，昂贵的CCD结构，而且使耗电量大大减少，但是现在的缺点还是很多的，比如CIS要一次扫描，三次曝光，所以扫描速度较慢，而且CIS没有景深的概念，扫描物体必须与感光元件靠得很近，实物扫描是想都不用想了，而且CIS还有扫描图像质量和色彩不是太好等缺点，总之CCD现在工艺已经非常成熟，而CIS虽然是技术发展时趋势，但现在限于工艺水平的障碍，不是追新发烧友的咱们还是不要考虑了。

5CIS与CCD两种技术的比较
　　扫描仪技术的飞速发展，使得扫描仪的性能越来越好，价格却越来越低。许多用户在购买计算机时，已逐渐将扫描仪作为标准配件。为了吸引用户，各大扫描仪厂商不仅在扫描仪价格上打得头破血流，而且都不断地推陈出新，希望以更新更好的产品占领市场。各大厂商都想方设法改进自己的扫描仪产品。但是长期以来扫描仪的关键技术——ccD(电荷耦合器件)技术并没有多大改变，人们在购买扫描仪时也不关心采用的是什么扫描术。

　　但最近情况却发生了变化，一种全新的扫描技术——CIS(接触式图像传感器)技术面世了。人们在购买扫描仪时，必须根据自己的需求选择适台自己的扫描技术。那么CCD与CIS到底有什么优缺点，它们的应用范围和前景如何呢?

　　传统的CCD技术的工作原理很像复印机，它利用外部高亮度光源将原稿照亮，原稿的反射光经过反射镜、投射镜和分光镜后成像在CCD元件上。由于镜头成像有一定的清晰范围，所以原稿可以具有一定的景深，也就是可以扫描具有立体表面的物体。CCD扫描仪的景深一般可以达到十几厘米，这就是厂商们常说的3D扫描。由于CCD的光学器件比较复杂，很难缩小体积，所以CCD扫描仪一般比较厚重。

　　CIS产品的工作原理很像传真机，它没有镜头组件，CIS感光器件横跨整个扫描幅面宽度，而且最大限度地贴近原稿。CIS采用发光二极管作为光源和二极管感光元件，结构简单紧凑，所以体积可以做得很小，CIS产品的厚度通常不到CCD产品的一半。但由于CIS器件没有镜头成像部分，所以景深很小，一般只能扫描平面物体。CIS器件属于半导体器件，在太规模生产后可以实现较低的成本。

　　CCD器件与数码相机中使用的器件相同，制造技术已经非常成熟。CCD器件可做到非常高的光学分辨率，例如紫光UniseanD2000型扫描仪的光学分辨率已达到1200×2400dpi。而CIS技术目前还处于发展阶段，其光学分辨率一般只有300×6OOdpi。CCD扫描技术由于采用光学成像器件，扫描出的图像色彩与亮度都非常均匀，而且由于采用高亮度光源，所以可以达到非常高的色彩分辨率。而CIS技术使用的是大面积感光器件，在目前还很难保证扫描的均匀度，而且由于使用的是亮度较低的二极管发光器件，所以CIS的色彩分辨率也不如CCD出色。

　　虽然CCD在很多方面比CIS出色，但CIS也有许多优势。由于CCD器件需要复杂的光学成像组件，其制造成本比较高，即使在大规模批量生产后，成本也不会降低。而CIS没有复杂的镜头组件，其半导体发光感光器件在大规模量产后，可以实现非常低的成本。

　　现在价格最低的CIS扫描仪只有800元左右，而最便宜的CCD扫描仪一般都在900至1000元左右另外由于ClS结构简单，所以可以做得更小，以后甚至可以应用到便携式扫描仪中。而CCD扫描仪的体积一般比较大，在某些场合使用不太方便。另外由于CIS采用半导体发光器件，耗电量比CCD使用的高亮度光源小得多。因此，随着技术的发展，CIS扫描仪有望使用电池作为电源。那时CIS技术必将成为便携式扫描仪的首选技术。

　　现阶段，由于CCD技术已经非常成熟，各大扫描仪厂商都有全系列的CCD扫描仪产品，供不同层次的用户选择。例如紫光Unisemn系列中就有Unise,an4、5、6小天使A600、小天使AI200、M1200、D2oo0等多个系列的十几种不同型号的CCD扫描仪供用户选择如果不考虑价格和扫描仪体积等因素，那么CCD扫描仪是最好的选择。CIS扫描仪具有价格低、体积小的特点而且技术指标也已经可以满足一般家用和办公的需求。例如紫光Unisean630CP型CIS扫描仪，其300×60od口i的光学分辨率，最大9600dpi的插值分辨率，30／10位的色彩／灰度分辨率，以及A4的扫描幅面，已经和普通CCD扫描仪不相上下，完全可以满足一般家庭用户的要求，而且与CCD扫描仪相比还具有相当大的价格优势虽然CCD扫描仪在很长一段时间内还将是用户的首选，但我们相信随着CIS技术的不断完善和发展，它必将逐渐流行起来。但CCD技术不可能被CIS技术所取代，两种技术必将长期共存。

kenson · 发表于 2016-1-20 17:38

基于CPLD 和接触式图像传感器的图像采集系统.pdf (273.46 KB, 下载次数: 149)

snoopy8008 · 发表于 2016-1-20 23:25

不知所云

wlianmin · 发表于 2016-1-21 08:34

不知所云

kenson · 发表于 2016-1-21 10:08

哈哈大家都不知道我贴的是什么？
我只是贴给自己看的，过年有个项目，找些资料备用。

cclfw · 发表于 2016-1-21 11:33

搞指纹识别啊？

kenson · 发表于 2016-1-21 13:13

cclfw 发表于 2016-1-21 11:33% y2 E b0 N8 l2 g
搞指纹识别啊？

大家有没有对张力控制部分有了解的？
适合不同张力的布料，如果用传统压轮方式不能对任何布料进行检测，因为太有弹性的布料压轮没办法处理。
所以我想到检测布料变型程度来控制其张力，但难度不少。
大家一齐BBS

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