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摄像头的工作原理大致为：景物通过镜头生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D（数模转换）转换后变为数字信号头像，再送到数字信号处理芯片（DSP）中加工处理，再通过I2C传输到处理器进行处理。
传感器是我们摄像头的心脏，目前手机摄像头核心成像的部件大多是用CCD（电荷耦合）元件和CMOS。
电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
互补性氧化金属半导体CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
高温对成像影响：
对于传感器来说，噪声和暗电流是影响成像质量的重要因素。
一般来说，图像传感器的主要噪音源有以下三种：
第一、光子射入器件转换成光电荷所产生的杂讯；
第二、光电荷转移时，电荷量波动产生的杂讯；
第三、光电荷读出时的杂讯。
热力学规律指出∶温度越高，电子的平均动能越大，光电荷的转换、转移和输出过程中的不确定性越高?也即意味著图像传感器的杂讯越强。
另外，光电理论阐述了光电子的发生与入射光子有关，而与温度无关，也即意味著图像传感器的信号强度并不随温度的提高而增强。因此，图像传感器的信噪比随温度的升高而急剧降低。图像的信噪比不仅与温度有关，而且与器件的老化程度有关。通过对比可以看出，新的器件有著较高的信噪比。高温是加速电子器件老化的常见因素，这不能不说是温度对成像品质的另一种长远的影响。为了降低环境温度对信噪比的影响，需要给器件提供散热装置是有效的措施。
同样的图像传感器有散热装置的信噪比是没有散热装置的大约两倍。
暗电流对图像传感器的成像品质非常不利。暗电流起因於热激发产生的电子空穴对。在现实世界里，所有的图像感测器都受暗电流的影响，原因是我们无法创造出一个温度是开氏绝对零度的环境。对於半导体器件来说只要其温度不是开氏绝对零度，元器件内部的电子空穴对永远处於产生、迁移和湮灭的动态平衡中。温度越高，电子空穴对产生和迁移的速率就越快，也即暗电流越大。温度的变化和暗电流的大小是非线性的。温度每降低 6℃，暗电流约减少一半。暗电流计量单位是电子/图元/秒。
在通常温度下，暗电流的数值是250-1000左右，每秒一个图元产生1000个电子电量并不算大，但要知道对一个512X512的图像传感器而言，其图元的个数约为262,000。每秒要读出的图元约为6,553,600。这个数值就很大了。所以保持摄像头不在高温下工作非常重要。 |
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发表于 2014-5-27 14:28:57
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