色差仪传感器有什么作用?色差仪作为光学分析仪器,一般由光源、传感器、模拟控制电路、模数转换电路、内存、微处理器、显示器等构成。其中传感器作为色差仪的核心部件,起着把颜色转换为电信号的关键作用。那么,色差仪传感器有哪些类型?下文为大家作了介绍。
色差仪一般由光源、传感器、模拟控制电路、模数转换电路、内存、微处理器、显示器等等构成。其中传感器是测量仪表的核心部件,它起着把颜色转换为电信号的关键作用,其它元件如模数转换器一般采用通用部件。厂家对传感器的使用材料采取严格的保密措施。传感器的好坏决定了整台仪器的技术水平。目前传感器朝着多功能、图像化、智能化的方向发展。
1.CCD图像传感器
CCD(Charge Coupled Device)电荷耦合器件,是一种将图像信息转变为电信号的传感器。其构造是在与ISI同样的大小的基板上排列了数千~数万个感光元件,图像通过光学镜头投影在这些感光元件上,经电子扫描被逐一转换成电信号。CCD图像传感器即是将CCD与光敏二极管阵列集成为一体的光电摄像器件,它具有高集成度,低噪声、结构紧凑、重量轻、耗电少等等特点,且极易与计算机配合实现图像分析和数据处理自动化,广泛地用于办公室自动化设备、平台扫描仪、平台电子分色机,大多数分光测色仪采用此类传感器。
2.集成全色传感器
有三块单晶硅检测器,分别配红、绿、黄三层滤光层,与基极做成一体,并相应引出四极:一个公共极,另三极分别输出红R、绿G,蓝B检测信号。
3.半导体光电池
利用光生伏特效应做成传感元件,当光照射到PN结上,由于在PN结上建立了电场作用,使PN结两端产生电压,利用回路转化为电流信号。常在直读式色差仪中使用。
4.电荷注入器件(CID)成像器
CID将光敏元基上读出的电荷封闭在原地,利用X-Y电压重合技术,实现位置选址的读出。与CCD不同的是,CCD成像器为4*4列阵,而CCD列阵是二个列阵。
5.半导体光色传感器
在Si板上制造两个反向连接的二极管,其中一个用于短波长光,另一个用于长波长光,根据短路电流比Is1/1s2可知所测光的波长并以此进行色彩识别。利用多个感光元件,可用于光谱特性的测量。
6.CMOS传感器
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)即互补性金属氧化物半导体,其在微处理器、闪存和特定用途集成电路(ASIC)的半导体技术上占有绝对重要的地位。CMOS和CCD一样也可用来感受光线变化,它通过其上带负电和带正电的晶体管来实现基本的成像功能。CMOS直接在像元内部将信号电荷转换为电压值,然后每一个像素通过X-Y坐标系选通后直接读出。
作为两种最为常用的图像传感器,CCD和CMOS之间有着诸多的差异,主要表现在以下几个方面:
1、结构的不同
CCD传感器中每一行中每一个像素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中,由最底端部分输出,再经由传感器边缘的放大器进行放大输出;而在CMOS传感器中,每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路,用类似内存电路的方式将数据输出。
2、灵敏度的比较
灵敏度代表传感器的光敏单元收集光子产生电荷信号的能力。CCD图像传感器灵敏度较CMOS传感器高30%-50%。这主要因为CCD像元耗尽区深度可达10mm,具有可见光及近红外光谱段的完全收集能力,而CMOS的象元对红光及近红外光的吸收比较困难。
3、响应速度
由于CCD采用了串行连续扫描的工作方式,可以一次性的读出整行或者整列的数据。而CMOS采用的是单点信号传输的方式,通过简单的二维坐标平面寻址技术,可以对任意的象元读出数据,故基于CMOS技术的图像传感器的信号传输速度较快。
4、噪声比较
CCD有专属的数据通道,可以保证信号传输的不失真,保证了图像的完整性。而CMOS的每个象元都直接连接到AD转换器上,没有专门的通道可以使用,造成了噪点的增加,影响了到图像的品质。
5、成本比较
CCD 传感器的中一个象元的损坏就会导致整排或整列数据不能传送,而 CMOS 图像传感器采用的是半导体电路常用的CMOS工艺,所以其周边电路可以很容易的集成到芯片中,节省了成本。故CCD传感器的成本要高于CMOS。
总的来说,虽然CCD和CMOS图像传感器在各方面的比较中各有优势,但是由于CCD传感器在灵敏度和控制噪声方面的优越表现,使它逐渐成为了图像传感器的主流。