一文读懂图像传感器的奥秘

图像传感器是利用光电器件的光电转换功能。将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器是将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成可用的电信号的一种功能器件。图像传感器分为光导摄像管和固态图像传感器。与光导摄像管相比，固态图像传感器具有体积小、重量轻、集成度高、分辨率高、功耗低、寿命长、价格低等特点。因此在各个行业得到了广泛应用。

图像传感器是光电检测单元的阵列，并且包含一系列的处理电路。

图像传感器的结构主要有两种，其基本差异为像素单元的电荷读取方式不同。

CCD型：直接读取

CMOS型：转换后读取

二者的特点对比如下，CCD的最大特点在于精度高，因此在工业视觉上应用较多，不过随着CMOS工艺的不断进步，越来越多的CMOS型图像传感器被广泛应用也是必然趋势。

图像传感器检测电路的设计

光电检测电路的设计并不复杂，电路模型为：

通用的检测前端设计：

光伏模式：由于运算放大器A点电势和B点电势相等，因而光电二极管两端的电势差为零伏。这样最小化了暗电流的可能。

光导模式：二极管反向偏置，耗尽区增大，于是增大了带宽。

检测带宽为：

其中GBP为前级运放的增益带宽积。

该检测电路可以从DC和AC特性两方面考虑。

1、 DC直流特性

直流特性主要体现为测量误差，误差的来源一个为上述的暗电流参数，另外一个就是前级运放的失调参数。在实际应用中对于绝对误差精度要求不高，影响一般不大。