Analyse des Bildsensors in Kameramodulen

Der Bildsensor in einem Kameramodul ist eine seiner Kernkomponenten, die hauptsächlich für die Umwandlung von Lichtsignalen in Signale für die weitere Verarbeitung und Bildgenerierung verantwortlich ist. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Analyse des Bildsensors in einem Kameramodul:

I. Grundzusammensetzung von Bildsensoren

Bildsensoren bestehen hauptsächlich aus lichtempfindlichen Elementen (wie Pixel-Einheiten), Linsengruppen, Filtern und Steuerschaltungen. Unter diesen ist das lichtempfindliche Element der Kernbestandteil des Bildsensors, das in der Lage ist, Licht zu erkennen und in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die Linsengruppe wird verwendet, um das Licht zu fokussieren und sicherzustellen, dass es genau auf das lichtempfindliche Element projiziert wird; der Filter wird verwendet, um verschiedene Wellenlängen des Lichts herauszufiltern, um die Farbbildgebung zu erreichen.

II. Arten von Bildsensoren

CCD (Charge-Coupled Device): in Deutsch

CCD ist eine frühere Technologie von Bildsensoren, die sich durch gute Bildqualität, geringes Rauschen, hohe Empfindlichkeit und großen Dynamikumfang auszeichnet.

Allerdings haben CCD auch Nachteile wie große Größe, hohes Gewicht, langsame Geschwindigkeit, hoher Stromverbrauch und schlechte Stoßfestigkeit, was zu einem allmählichen Rückgang ihrer Anwendung in Kameramodulen führt.

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor): - Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter

CMOS-Sensoren gehören heute zu den am weitesten verbreiteten Bildsensoren und bieten eine höhere Integration, geringeren Stromverbrauch und kleinere Größe.

CMOS-Sensoren erreichen eine höhere Leistung und niedrigere Kosten, indem sie Fotodioden mit Transistoren auf demselben Chip integrieren.

Im Laufe der Jahre haben sich CMOS-Sensoren mit kontinuierlichen technologischen Fortschritten in der Bildqualität erheblich verbessert und allmählich CCD-Sensoren in Kameramodulen ersetzt.

III. Leistungsparameter von Bildsensoren

Die Auflösung bezieht sich auf die Fähigkeit des Bildsensors, Bilddetails zu erfassen, die in der Regel durch die Anzahl der Pixel dargestellt werden. Zum Beispiel bedeutet eine 8-Megapixel-Auflösung, dass der Bildsensor 8 Millionen unabhängige Pixel erfassen kann.

Bildrate:

Bildrate bezieht sich auf die Anzahl der Bildrahmen, die vom Bildsensor pro Sekunde übertragen werden. Eine hohe Bildrate kann für flüssigere Bildeffekte sorgen, insbesondere für schnell bewegte Szenen.

Empfindlichkeit:

Die Empfindlichkeit bezieht sich auf die Reaktionsfähigkeit des Bildsensors auf Licht. Eine höhere Empfindlichkeit kann zu einer besseren Bildqualität bei schlechten Lichtverhältnissen führen.

Kontrast und Brennweite:

Bildsensoren können auch nach Parametern wie Empfindlichkeit, Kontrast und Brennweite kategorisiert werden. Diese Parameter sind entscheidend für den Einsatz von Kameramodulen in verschiedenen Szenarien.

IV. Arbeitsprinzip von Bildsensoren

Wenn Licht in den Sensor eintritt, erzeugt es eine Ladung durch das lichtempfindliche Element, die dann in ein digitales Signal umgewandelt wird. Unterschiedliche Arten von Bildsensoren können sich in der Konstruktion ihrer lichtempfindlichen Elemente und der Methode der Ladungsumwandlung unterscheiden, aber das grundlegende Prinzip basiert auf der photoelektrischen Umwandlung, die optische Bilder in digitale Bildinformationen umwandelt, die vom Gerät verwendet werden können.

Die Beziehung zwischen der Struktur der Bildsensor-Pixel-Einheit und der Bildqualität.

Erhöhung der Lichtaufnahme und Bildhelligkeit: Zum Beispiel kann ein Bild-Design weiße Pixel-Einheiten zusammen mit mehreren farbigen Pixel-Einheiten enthalten. Die weißen Pixel-Einheiten können die Menge des eingefangenen Lichts erhöhen und somit die Helligkeit des vom Bildsensor erzeugten Bildes verbessern.

Verbesserung der Bildauflösung: In einigen Bildsensoren sind die Pixel-Einheiten als Polygone (wie Sechsecke) geformt, und mehrere Reihen und Spalten von Pixel-Einheiten sind versetzt angeordnet, was eine kompaktere Anordnung der Pixel-Einheiten ermöglicht. Dies verbessert effektiv die Bildauflösung und erhöht die Bildqualität.

VI-Koordination zwischen Bildsensoren und anderen Komponenten

In einem Kameramodul werden die elektrischen oder digitalen Signale, die vom Bildsensor erfasst werden, an den Bildprozessor übertragen. Der Prozessor ist dafür verantwortlich, diese Signale zu verarbeiten und zu optimieren, wie z.B. Farbkorrektur, Rauschunterdrückung und Verbesserung von Bilddetails, um letztendlich ein Bild zu erzeugen, das angezeigt und gespeichert werden kann. Gleichzeitig steuert das Steuermodul im Kameramodul (einschließlich Stromversorgung, Bildverarbeitung, Audio usw.) auch den Betrieb des Bildsensors, wie die Anpassung der Belichtungszeit, Empfindlichkeit usw., um sicherzustellen, dass der Bildsensor unter verschiedenen Umgebungsbedingungen und Aufnahmeanforderungen normal funktionieren kann.