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接觸式圖像傳感器
閱讀�14553時間�2011-04-25 11:35:53

  接觸式圖像傳感器簡稱CIS(ContactImageSenso�,是繼CCD之后于近幾年來研究和開發(fā)的新型光電耦合器件。工作原理和功能效果與CCD相似,但與CCD相比,CIS具有體積�、價格低,安裝方便等�(yōu)�。目前在傳真�,掃描儀及條碼解�(diào)器的生產(chǎn)中已完全取代CCD�

�(fā)展現(xiàn)狀

  韓國WooyOUllgCO.Ltd推出一系列接觸式圖像傳感器WIS216�2MO3HCIS模塊,其尺寸�18×18×232mm,它是由1728位MOS光探測傳感器陣列.一個LED陣列以及一個柱狀體鏡片陣列組�。產(chǎn)品采用內(nèi)部LED光源照明,該圖像傳感器具�8dpm分辨率,且具有高�(diào)變傳送功�(MTF)�

  該圖像傳感器的特性包�216mm掃描范圍,掃描速率�5msd每行,一路模擬輸�。還可提供用于輸入和輸出的lO接腳連接�,傳感器電源�7�0VDC�

  日本Kanagawa技�(shù)學院研制出彩色接觸式圖像傳感�,其性能為:

  像元�(shù)  1728�

  像元密度  8位/ram

  靈敏�  0�1vtA/lux(LED)

  光譜響應(yīng)  485�560�660nm

  非均勻�  <10�

  S/N  1000�

  讀出速率  15ms/~(總時間/每線)

  清晰�  0�5(8線/mm)

  光電導涂層材�  CdS—CdSe

  電壓  5V

  日本Rohm公司開發(fā)的IA3005一CA10A型彩色接觸式圖像傳感�,閱讀圖像的寬度達�127mm(B6).分辨率達到300dpi,體�137mm×18ramx8�1mm。該傳感器能處理1677×104種顏色.每色8bit,灰度達256�。讀取速度為每�12ms,光源是置于陶瓷板中心的RGB�(fā)光二極管(LED)。光源上面有一塑料棱鏡,使光線能均勻地照射到圖像和�(shù)�(jù)的表面上方以便于讀�。為防止色串�,使用單個RGB光源�

接觸式圖像傳感技�(shù)簡介

  CIS是英文ContactImageSensor的縮�,中文譯名即“接觸式圖像傳感器�。CIS是由光源系統(tǒng)和感光系�(tǒng)的單件構(gòu)成的集成模塊�

  感光系統(tǒng)的硅材料表面部分被分割成能分若干個正方形感光單元(以5000個圖像單元為例),每個感光單元的大小取決于每英寸單元�(shù)量,英寸單元�(shù)量又取決于掃描分辨率(CIS 400dpi分辨率的掃描儀,它的圖像單元間距是1/400英寸�。光學系�(tǒng)是一個條形的透鏡列陣它直接將掃描原稿表面投射到硅材料表面,以1�1的比例對原稿進行掃描,從而沒有放大或縮小原稿,因此就節(jié)省能源和幾何精度而言能夠更好的重�(xiàn)原稿�

  LED(發(fā)光二級管)發(fā)出的光源一次直接將光照射到原稿�。三種顏色發(fā)光二極管(紅、綠、藍)通過快速的切換�(fā)光提供掃描所需要的三原�。值得注意的是在光學系�(tǒng)和感光系�(tǒng)中沒有濾色裝�� CIS掃描儀的色彩范圍是由每組發(fā)光二極管的光譜決�,而不像CCD掃描儀是通過濾色裝置來處理的。由于濾色技�(shù)要比�(fā)光二極管技�(shù)先進的�,因此CIS掃描儀在色彩范圍上也就不如CCD掃描儀��

  然�,快速的切換�(fā)光二極管是不需要預(yù)熱的,因此CIS掃描儀能夠立即通電使用。更進一步說,發(fā)光二極管的光源非常的�(wěn)定因此CIS掃描儀不需要頻繁的進行校準�

分類

  目前,接觸式圖像傳感器大致可分為兩種,一種是使用易于制成大面積薄膜的光電變換材料,另一種則是將多集成電路線陣傳感器排成長條狀多芯片式。后者雖然性能�(yōu)��

  但需要高精度的連接技�(shù),故在提高分辨率方面,至今尚存在一些問�。就前者而言.作為薄膜光電變換材料,迄今使用了硫化鍋——硒化鎘(CdS—CdSe),砷—硒一�(As—穩(wěn)定性,而且還無公害。要用這種非晶硅制作高�,高性能裝置的光電變換器件時,從對光具有響應(yīng)特性的角度�,可采用具有阻流電極�(jié)�(gòu)的層狀式器�,使用肖特基勢壘二極�,金屬——絕緣體——半導體(MIS)二極管,P—i—iq_二極管的圖像傳感器均有報��

  不同的器件結(jié)�(gòu)具有不同的特�,如肖特基勢壘二極管的結(jié)�(gòu)最簡單,MIs二極管可得到非常小的暗電�,P—i—iq_二極管具有良好的整流特性。日本日電公司光電子學研究所的板�(shù)干雄等研制了異質(zhì)�(jié)二極�,該二極管結(jié)�(gòu)較為簡單,易于制�,即便是在高溫時也能獲得較小的暗電流,其�(jié)�(gòu)是在氧化銦錫(ITO)和非晶硅之間夾人一層P型非晶SiCx,以圖提高光電二極管的性能。有�(guān)非晶硅異�(zhì)�(jié)二極管的制備工藝,日本日電公司光電子研究所已作了詳細介紹。已研制出掃描速度�0�8,讀出時問為1�1�5毫秒/線,分辨率�8位/毫米(總像�1728�)�12位/毫米(總像�2592�)�16位/毫米(總像素為3456�)的無定形硅接觸式圖像傳感�。已廣泛用于傳真機和掃描儀中�

�(yīng)�

  接觸式圖像傳感器(Contact Image Sensor)是一種用于傳真機,近年來開始�(yīng)用于掃描儀的新技�(shù)。由于CIS是一種接觸式圖像傳感器元件,其工作原理是利用以矩陣式排列的內(nèi)置發(fā)光二極管為微小光源發(fā)出的光線�(jīng)被掃描物反射�,由感光器捕獲后�(zhuǎn)化為電信號經(jīng)處理后直接形成掃描對象的完整影像。CIS感光元件本身足以完成成像任務(wù),根本不需要經(jīng)過反射鏡或透射鏡片參與,產(chǎn)品組裝非常簡�。由于CIS由單一組件組成,所以維修也簡單得多由于CIS為LED無熱光管,不需�(yù)熱過程,通電源即可進行掃描工作,顯而易�。利用CIS技�(shù)的掃描儀一般具有體積小,重量輕和節(jié)省器件的�(yōu)點,因此,價格相對便�。當�,其掃描效果要比CCD技�(shù)掃描儀稍有遜色�

  掃描儀可以理解為一臺固定的�(shù)字相�,它通過光電�(zhuǎn)換來捕捉各種印刷品、照片甚至較薄物件的圖像信息,作為一種高精度的光電一體化�(chǎn)�,其通過光電器件將檢測到的光信號�(zhuǎn)為電信號,再將電信號通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器�(zhuǎn)化為�(shù)字信號傳�?shù)接嬎銠C中處�。目前掃描儀中最常用的光電器件為CCD,CCD將由�(fā)光管照到掃描物上反射回來的光按其強度�(zhuǎn)化為對應(yīng)的電荷量,再將電荷量�(fā)送給模/�(shù)�(zhuǎn)換器,將它轉(zhuǎn)換為計算機可以處理的二進制�(shù)�(jù),不同的CCD的光靈敏度和附加電噪聲與�(shù)量決定掃描質(zhì)�。比如在平板掃描儀中,CCD探測器在一片上有三行分別記錄三原色,并在原始圖像的整個寬度上進行采樣將其記錄為一整行。當一行栗樣完成后,接著去栗集下一行電荷量。最近又推出T叫接觸式圖像傳感�(CIS)的掃描儀,它采用CIS代替普通的CCD器件.同時用一�300�6OO個緊密排列的�(R)、綠(G)、藍(S)三色的LED傳感器所�(fā)出的光接觸式圖像傳感�(Contact Image Sensor)是一種用于傳真機,近年來開始�(yīng)用于掃描儀的新技�(shù)。由于CIS是一種接觸式圖像傳感器元�,其工作原理是利用以矩陣式排列的�(nèi)置發(fā)光二極管為微小光源發(fā)出的光線�(jīng)被掃描物反射�,由感光器捕獲后�(zhuǎn)化為電信號經(jīng)處理后直接形成掃描對象的完整影像。CIS感光元件本身足以完成成像任務(wù),根本不需要經(jīng)過反射鏡或透射鏡片參與,產(chǎn)品組裝非常簡�。由于CIS由單一組件組成,所以維修也簡單得多由于CIS為LED無熱光管,不需�(yù)熱過�,通電源即可進行掃描工作,顯而易�。利用CIS技�(shù)的掃描儀一般具有體積小,重量輕和節(jié)省器件的�(yōu)�,因�,價格相對便�。當�,其掃描效果要比CCD技�(shù)掃描儀稍有遜色�

  掃描儀可以理解為一臺固定的�(shù)字相�,它通過光電�(zhuǎn)換來捕捉各種印刷�、照片甚至較薄物件的圖像信息,作為一種高精度的光電一體化�(chǎn)�,其通過光電器件將檢測到的光信號�(zhuǎn)為電信號,再將電信號通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器�(zhuǎn)化為�(shù)字信號傳�?shù)接嬎銠C中處�。目前掃描儀中最常用的光電器件為CCD,CCD將由�(fā)光管照到掃描物上反射回來的光按其強度�(zhuǎn)化為對應(yīng)的電荷量,再將電荷量�(fā)送給模/�(shù)�(zhuǎn)換器,將它轉(zhuǎn)換為計算機可以處理的二進制�(shù)�(jù),不同的CCD的光靈敏度和附加電噪聲與�(shù)量決定掃描質(zhì)�。比如在平板掃描儀�,CCD探測器在一片上有三行分別記錄三原色,并在原始圖像的整個寬度上進行采樣將其記錄為一整行。當一行栗樣完成后,接著去栗集下一行電荷量。最近又推出T叫接觸式圖像傳感�(CIS)的掃描儀,它采用CIS代替普通的CCD器件.同時用一�300�6OO個緊密排列的�(R)、綠(G)、藍(S)三色的LED傳感器所�(fā)出的光混合在一起產(chǎn)生白光源,CIS的出�(xiàn)代替了復(fù)�,昂貴的CCD�(jié)�(gòu),而且使耗電量大大減�,但是現(xiàn)在的缺點還是很多的,比如CIS要一次掃�,三次曝光,所以掃描速度較慢,而且CIS沒有景深的概�,掃描物體必須與感光元件靠得很近,實物掃描是想都不用想了,而且CIS還有掃描圖像�(zhì)量和色彩不是太好等缺點,總之CCD�(xiàn)在工藝已�(jīng)非常成熟,而CIS雖然是技�(shù)�(fā)展時趨勢,但�(xiàn)在限于工藝水平的障礙,不是追新發(fā)燒友的咱們還是不要考慮��

CIS與CCD兩種技�(shù)的比�

  掃描儀技�(shù)的飛速發(fā)�,使得掃描儀的性能越來越好,價格卻越來越低。許多用戶在購買計算機時,已逐漸將掃描儀作為標準配件。為了吸引用�,各大掃描儀廠商不僅在掃描儀價格上打得頭破血�,而且都不斷地推陳出新,希望以更新更好的產(chǎn)品占�(lǐng)市場。各大廠商都想方�(shè)法改進自己的掃描儀�(chǎn)�。但是長期以來掃描儀的關(guān)鍵技�(shù)——ccD(電荷耦合器件)技�(shù)并沒有多大改變,人們在購買掃描儀時也不關(guān)心采用的是什么掃描術(shù)�

  但最近情況卻�(fā)生了變化,一種全新的掃描技�(shù)——CIS(接觸式圖像傳感器)技�(shù)面世�。人們在購買掃描儀時,必須根據(jù)自己的需求選擇適臺自己的掃描技�(shù)。那么CCD與CIS到底有什么優(yōu)缺點,它們的�(yīng)用范圍和前景如何�?

  傳統(tǒng)的CCD技�(shù)的工作原理很像復(fù)印機,它利用外部高亮度光源將原稿照亮,原稿的反射光經(jīng)過反射鏡、投射鏡和分光鏡后成像在CCD元件�。由于鏡頭成像有一定的清晰范圍,所以原稿可以具有一定的景深,也就是可以掃描具有立體表面的物�。CCD掃描儀的景深一般可以達到十幾厘�,這就是廠商們常說的3D掃描。由于CCD的光學器件比較復(fù)�,很難縮小體�,所以CCD掃描儀一般比較厚��

  CIS�(chǎn)品的工作原理很像傳真�,它沒有鏡頭組件,CIS感光器件橫跨整個掃描幅面寬�,而且限度地貼近原�。CIS采用�(fā)光二極管作為光源和二極管感光元件,結(jié)�(gòu)簡單緊湊,所以體積可以做得很�,CIS�(chǎn)品的厚度通常不到CCD�(chǎn)品的一半。但由于CIS器件沒有鏡頭成像部分,所以景深很�,一般只能掃描平面物體。CIS器件屬于半導體器�,在太規(guī)模生�(chǎn)后可以實�(xiàn)較低的成本�

  CCD器件與數(shù)碼相機中使用的器件相�,制造技�(shù)已經(jīng)非常成熟。CCD器件可做到非常高的光學分辨率,例如紫光UniseanD2000型掃描儀的光學分辨率已達�1200×2400dpi。而CIS技�(shù)目前還處于發(fā)展階段,其光學分辨率一般只�300×6OOdpi。CCD掃描技�(shù)由于采用光學成像器件,掃描出的圖像色彩與亮度都非常均�,而且由于采用高亮度光源,所以可以達到非常高的色彩分辨率。而CIS技�(shù)使用的是大面積感光器件,在目前還很難保證掃描的均勻度,而且由于使用的是亮度較低的二極管�(fā)光器件,所以CIS的色彩分辨率也不如CCD出色�

  雖然CCD在很多方面比CIS出色,但CIS也有許多�(yōu)�。由于CCD器件需要復(fù)雜的光學成像組件,其制造成本比較高,即使在大規(guī)模批量生�(chǎn)后,成本也不會降�。而CIS沒有�(fù)雜的鏡頭組件,其半導體發(fā)光感光器件在大規(guī)模量�(chǎn)�,可以實�(xiàn)非常低的成本�

  �(xiàn)在價格的CIS掃描儀只有800元左�,而的CCD掃描儀一般都�900�1000元左右另外由于ClS�(jié)�(gòu)簡單,所以可以做得更小,以后甚至可以�(yīng)用到便攜式掃描儀�。而CCD掃描儀的體積一般比較大,在某些場合使用不太方便。另外由于CIS采用半導體發(fā)光器件,耗電量比CCD使用的高亮度光源小得�。因�,隨著技�(shù)的發(fā)展,CIS掃描儀有望使用電池作為電源。那時CIS技�(shù)必將成為便攜式掃描儀的技�(shù)�

  �(xiàn)階段,由于CCD技�(shù)已經(jīng)非常成熟,各大掃描儀廠商都有全系列的CCD掃描儀�(chǎn)�,供不同層次的用戶選�。例如紫光Unisemn系列中就有Unise,an4�5�6小天使A600、小天使AI200、M1200、D2oo0等多個系列的十幾種不同型號的CCD掃描儀供用戶選擇如果不考慮價格和掃描儀體積等因�,那么CCD掃描儀是的選擇。CIS掃描儀具有價格�、體積小的特點而且技�(shù)指標也已�(jīng)可以滿足一般家用和辦公的需�。例如紫光Unisean630CP型CIS掃描儀,其300×60od口i的光學分辨率�9600dpi的插值分辨率�30�10位的色彩/灰度分辨率,以及A4的掃描幅�,已�(jīng)和普通CCD掃描儀不相上下,完全可以滿足一般家庭用戶的要求,而且與CCD掃描儀相比還具有相當大的價格優(yōu)勢雖然CCD掃描儀在很長一段時間內(nèi)還將是用戶的,但我們相信隨著CIS技�(shù)的不斷完善和�(fā)展,它必將逐漸流行起來。但CCD技�(shù)不可能被CIS技�(shù)所取代,兩種技�(shù)必將長期共存�

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