Cảm biến ảnh - Con mắt "điện tử"

-

1. Khái niệm

Cảm biến ảnh là phần tử cảm biến thực hiện chuyển đổi tín hiệu hình ảnh thành tín hiệu điện.


Cảm biến ảnh CCD trên một bo mạch tích hợp

Tín hiệu analog điện được số hóa bằng chip ADC tốc độ cao (High-speed ADCs) rồi chuyển tới các chip xử lý số khác trong thiết bị số. Chip ADC thường đặt cùng đế với cảm biến ảnh, cho ra dẫn xuất là cảm biến ảnh kỹ thuật số.

2. Nguyên lý hoạt động

Nhiệm vụ của chip cảm biến là bắt ánh sáng khi cửa trập được mở và chuyển chúng thành các điện tử. 
Sau đó, các điện tử này được chuyển thành điện áp; cuối cùng điện áp chuyển sang dạng tín hiệu số.

3. Phân loại và so sánh

Các loại cảm biến ở vùng ánh sáng nhìn thấy, hồng ngoại, tử ngoại được sử dụng phổ biến hiện nay là:
    - Cảm biến CCD (semiconductor charge-coupled devices)
    - Cảm biến CMOS (complementary metal–oxide–semiconductor). 
Ngoài ra còn có cảm biến ảnh ở vùng phổ tia X, tia gamma.

Cảm biến hình ảnh là một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy ảnh. Chi phí để sản xuất được một cảm biến hình ảnh thường chiếm 1/3 tổng giá trị của chiếc máy ảnh đó. Cảm biến hình ảnh này được sản xuất từ silic là chính, (tương tự như việc sản xuất chip xử lý trên máy tính), chế tạo thành các miếng wafer siêu mỏng được đục đẽo tinh vi theo công nghệ của từng hãng. 

Cảm biến ảnh được chế ở hai dạng:
    - Dạng ma trận hay mảng (Array), thu nhận trực tiếp ảnh hai chiều, sử dụng trong camera, webcam, máy ảnh kỹ thuật số, kính nhìn đêm (Night vision), kính thiên văn, camera trên vệ tinh viễn thám,...
    - Dạng dòng đơn (Line) thu nhận từng dòng và thực hiện quét để thu được toàn ảnh, sử dụng trong máy fax, máy scan các kiểu, và máy đo quang phổ.

CCD là một trong những công nghệ lâu đời nhất trên máy ảnh số, với chất lượng ảnh chụp vượt trội so với CMOS nhờ có dải tần nhạy sáng và kiểm soát nhiễu tốt hơn. Hiện nay, CCD vẫn được sử dụng nhiều trong các mẫu máy ảnh du lịch giá rẻ, song quá trình lắp ráp khó khăn và điện năng tiêu thụ quá nhiều của CCD đã dẫn tới sự thống trị của CMOS.

Trong lịch sử, cảm biến CMOS luôn được cho là có chất lượng ảnh chụp thấp hơn so với CCD, nhưng các đột phá về công nghệ mới đã khiến cho chất lượng của CMOS hiện đại trở nên ngang bằng hoặc thậm chí là vượt qua cả tiêu chuẩn của CCD. Với nhiều tính năng được tích hợp sẵn hơn là CCD, cảm biến CMOS hoạt động hiệu quả hơn, cần ít điện năng hơn và chụp ảnh tốc độ cao tốt hơn CCD.

5 ưu điểm chính của CMOS so với CCD:
    - Độ nhạy sáng cao, độ phân giải cao.
    - Điện năng tiêu thụ ít, kéo dài thời gian dùng pin.
    - Ít bị nhiễu.
    - Tốc độ xử lý ảnh chụp cực nhanh.
    - Tích hợp nhiều chức năng tương tác trên ảnh chụp.

Nguồn:

Nhận xét

Đăng nhận xét

Bài đăng phổ biến từ blog này

Hướng dẫn dùng Modelsim để mô phỏng cơ bản

-
Hình ảnh
 Chúng ta có thể sử dụng bản Modelsim-Altera được tích hợp sẵn khi cài đặt Quartus II. Ta sẽ thiết kế 1 cổng AND bằng VHDL, viết testbench cho nó và mô phỏng. Đầu tiên ta tạo 2 file: and_gate.vhd chứa code VHDL thiết kế cổng AND và and_gate_tb.vhd chứa testbench. and_gate.vhd: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 library ieee ; use ieee . std_logic_1164 . all ;   entity and_gate is    port (      input_1    : in   std_logic ;      input_2    : in   std_logic ;      and_result : out std_logic      ); end and_gate;   architecture rtl of and_gate is    signal and_gate : std_logic ; begin    and_gate   <= input_1 and input_2;    and_result <= and_gate; end rtl; and_gate_tb.vhd: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ...
ĐỌC »

Một số nguyên tắc khi đặt tên tín hiệu, biến trong VHDL và Verilog

-
 Đây là 1 chia sẻ của 1 Digital Designer có kinh nghiệm lâu năm. Những quy tắc này được khuyến khích cho cả VHDL và Verilog để đảm bảo tính nhất quán. Ta sẽ được 3 lợi ích chính sau khi áp dụng những quy tắc này: 1. Code dễ đọc và dễ hiểu hơn 2. Cải thiện tư duy khi viết code 3. Code sẽ ít bị lỗi hơn Về vấn đề đặt tên các tin hiệu, biến: Tiền tố (Prefixes): ta sẽ thêm các tiền tố sau ở trước tên tín hiệu, biến tương ứng      i_ Input signal      o_ Output signal      r_ Register signal (has registered logic)      w_ Wire signal (has no registered logic)      c_ Constant      g_ Generic (VHDL only)      t_ User-Defined Type Tiền tố i_ và o_: Đây là phong cách quan trọng nhất mà bạn nên áp dụng! Quá nhiều kỹ sư thiết kế không cho biết tín hiệu của họ là đầu vào hay đầu ra từ một entity/mô-đun. Có thể rất khó khăn và khó chịu khi xem qua code để xác định hướng của tín hiệu. Ngoài...
ĐỌC »

Cơ bản về FPGA: Khái niệm FPGA và ASIC

-
Hình ảnh
1. FPGA là gì??  FPGA là viết tắt của Field Programmable Gate Array, tạm dịch sang tiếng Việt là một loại vi mạch dùng cấu trúc mảng phần tử logic có thể lập trình được.  Hay có thể hiểu nôm na nó là một loại chip trắng cho phép người dùng có thể tái cấu hình lại kiến trúc theo ý người dùng để thực thi một chức năng cụ thể.   Các phần tử logic ở đây chính là các cổng logic (AND, OR, NOT, NAND, NOR...), các Look-up-table, các Flip-flop (RS, RSH, JK, D, T). Ta có thể viết code để hiện thức hoá những kết nối vật lý (với dây dẫn) giữa những phần tử này và thực hiện các chức năng mong muốn.  Như ta thấy trong hình ở đầu bài thì FPGA chính là con chip ở giữa board, còn những phần tử khác là ngoại vi được kết nối với FPGA để ta có thể dễ dàng phát triển. 2. ASIC là gì?? ASIC là viết tắt của Application Specific Integrated Circuit. ASIC về lý thuyết là giống với FPGA, trừ 1 điểm là nó được sản xuất như 1 mạch tuỳ biến. Điều đó có nghĩa là khác với FPGA thì ASIC không kh...
ĐỌC »