图像传感器的光电参数及选择标准-长光辰芯光电
图像传感器的光电参数及选择标准导语：图像传感器可将光信号转化为电信号，其光电参数直接决定了成像质量，是所有成像设备中的核心关键器件。图像传感器分为CCD器件和CMOS器件。CMOS图像传感器在帧频、集成度、可靠性、功耗和成本等方面优势明显。随着CMOS技术的不断进步，CMOS图像传感器的成像性能已接近或超越CCD器件，在高端工业、医疗、和科研应用中逐步取代CCD，成为主流图像传感技术。无论是CMOS或CCD图像传感器，其光电参数都可依据业界成熟的EMVA1288标准进行评价。本文将详细阐述图像传感器光电参数的含义，以便为国内成像设备商提供器件选型的标准。
一、图像传感器的主要光电参数CMOS 和CCD图像传感器的性能指标可分为光学指标和电学指标，而其成像质量主要取决于以下光学指标：分辨率及像元尺寸（Resolution and Pixel size）快门类型（Shutter Type）量子效率（Quantum Efficiency, QE）灵敏度（Sensitivity）暗噪声（Dark Noise）满阱容量（Full Well Capacity, FWC）动态范围（Dynamic Range, DR）暗电流（Dark Current, DC）除上述光学指标外，图像传感器的电学指标，如帧频、功耗、输出格式及数据率也是设计成像系统时需要考虑的重要指标。
1)分辨率及像元尺寸图像传感器的感光区是由多个像元排列的一维或二维矩阵，其中像元（或像素）为单个感光单元。图像传感器的分辨率通常由该矩阵的横纵方向的像元数表示，如1920 x 1080，或由其乘积表示，如2百万分辨率(2MP)。像元尺寸为每个像元的物理尺寸，即相邻像元中心的间距。像元尺寸越大，能收集到的光子数越多，芯片灵敏度越高，意味着在同样的光照条件下和曝光时间内，芯片能收集到的有效信号越多。在光强可控的工业应用中，像元尺寸一般在4.5-6.5微米之间；而在微光应用中，像元尺寸多在10微米到24微米之间，以保证足够的灵敏度，提升图像信噪比；在X射线成像应用中，多采用10-16微米的像元，可有效降低所需射线剂量，减少对人体不必要的辐射。同时，像元尺寸越大，满阱越高、动态范围越大，图像传感器的成像性能越好。然而在相同分辨率下，像元尺寸越大，芯片面积越大，芯片的成本和价格也会随着像元尺寸成平方关系增长。图像传感器的光学尺寸（Optical Format）是指图像传感器感光区域对角线的长度，一般用英寸表示。由于几乎所有的工业镜头都按照传感器的光学尺寸来进行分类，它是图像传感器最常用的指标之一。由于历史原因，1”图像传感器的对角线长度为16毫米（而不是我们一般认为的25.4毫米）。例如，主流工业应用的图像传感器为2/3”，其感光区域对角线长度为10.7mm。
2)快门类型CMOS图像传感器片上集成电子快门，根据像素设计的不同，分为全局快门和卷帘快门。使用全局快门芯片时，所有像素同时开始曝光并同时结束，可捕捉高速运动物体的瞬时状态。全局快门：在全局快门像素设计中，每个像素中必须集成一个信号存储单元。当曝光结束后，每个像素将其所捕捉的信号转移至各自的存储单元中，然后逐行读出。由于在像素内集成存储单元需要相对复杂的电路结构，降低了像素内有效感光面积，因此全局快门CMOS图像传感器一般噪声较高、灵敏度和动态范围较低，如Sony IMX174的读出噪声为7个电子，CMOSIS 的CMV系列读出噪声为13个电子。卷帘快门：和全局快门不同，卷帘快门的每行像素开始曝光和截止曝光是在不同时间点发生的，但是所有像素的实际曝光时间是相等的。因卷帘快门像素内没有存储单元，曝光结束后，信号必须被马上读出。因为传感器无法在同一时刻读出所有行的信号，因此曝光须逐行停止、逐行读出。为了保证每行像素的曝光时间相同，因此每行的开始曝光时间也需要顺移。卷帘快门的工作模式如图一所示：
因无需存储单元，卷帘快门像素设计相对简单，可以最大程度优化有效感光面积，提升传感器的灵敏度，降低噪声。比如BAE Systems、滨松和长光辰芯光电的sCMOS传感器在卷帘快门模式下暗噪声都小于2个电子。是否可以使用卷帘快门对移动物体成像一直是比较有争议的话题，我们认为应根据具体
图一：卷帘快门工作原理应用参数评估，如物体相对移动速度、该运动物体在焦平面上的大小和曝光时间等。运动速度越快，在焦平面上的像越大，对全局快门传感器的需求越明确，如高速工业检测、汽车碰撞试验、爆炸分析、航空测绘等。反之，如使用卷帘快门芯片，在拟采用曝光时间内物体在焦平面上的扭曲可忽略或可矫正，则应采用卷帘快门芯片，以获得更高的灵敏度和更低暗噪声，提升图像质量。
3)量子效率（QE x FF）量子效率(QE x FF)是衡量光电转化效率的重要指标，定义为入射光子和被像素收集到的电子的比例，通常用百分比表示。如量子效率50%，意味着每2个照射到感光区域的光子可转化成1个电子。其中，FF(Fill Factor)为开口因子，是每个像元中有效感光面积与像元面积的百分比。像元尺寸越大或像元设计越合理有效，FF越高，量子效率越高。对于背照式图像传感器，光信号不经金属遮挡，直接入射到感光区域，开口因子为100%。因此背照式图像传感器的量子效率较正照式器件有大幅提升。CCD和CMOS图像传感器的量子效率一般在一定波长范围内测定，如400nm – 800nm，峰值量子效率一般在550nm左右。在400nm以下和800nm以上，图像传感器的量子效率会急速下降。受硅材料能级的限制，无论CMOS还是CCD器件，量子效率在1100nm以上都下将到零。使用窄带半导体材料可实现对红外谱段的探测，但这些材料与标准CMOS技术不兼容，因此不属于CMOS图像传感器范畴。背照式图像传感器避免了正照器件表面二氧化硅层对紫外谱段的吸收，可实现对紫外谱段的探测。如在背照式工艺可对感光层表面进行加工，如添加紫外谱段抗反射镀膜，可在紫外谱段实现较高的量子效率。具备紫外探测能力的图像传感器在科学和工业应用中有非常广泛的用途，如光谱应用或高压设备故障检测等。如在图像传感器生产中采用加厚衬底材料，可增加红外谱段的吸收效率，实现在800nm实现高于40%的量子效率。
4)灵敏度（Sensitivity）灵敏度是衡量图像传感器光电性能的最重要指标，高灵敏度意味着可以在光照较暗或曝光时间较短的情况下得到清晰的图像，所以在微光成像、高速成像等应用中，应选取具有高灵敏度的图像传感器芯片。灵敏度是传感器输出信号相对入射光能量的变化，常用的灵敏度单位为V/lux·s、e-/((W/m2)·s)或DN/((W/m2)·s)。因各传感器厂家使用不同的单位，用户很难对不同厂家芯片的灵敏度进行比较。下面我们从CMOS图像传感器的光电转化机理上来分析灵敏度单位的区别：如图二所示，像素将收集到的光子转换成电子后，再转变成电压信号V，经过PGA将该电压信号放大成V’，最终经ADC转换成数字信号DN输出。在比较不同传感器的灵敏度时，最客观的单位应该是以e-/((W/m2)·s)，它表征了像素收集光子的能力和进行光子到电子转换的效率，只与像元尺寸和量子效率相关，与图像传感器的其他设置无关，因此可以最客观、科学的表征传感器的灵敏度。在EMVA1288标准中采用V/lux·s，需要注意的是电压应采用像素输出电压作为信号值（即图二中的V，而不是V’，通常V’要远大于V）。然而像素的输出电压与图像传感器的电子电压转换增益（Conversion Gain）相关，转换效率越高，灵敏度越高。因此如采用V//lux·s表征灵敏度时，须明确是像素输出电压，并标明转化增益。由于DN为传感器输出的最终数字信号，在不确定数字信号的放大倍数及模拟数字转换效率的情况下，一般不无法用DN/((W/m2)·s)来客观的表示传感器灵敏度。
5)暗噪声（Dark Noise）暗噪声，又称作时域暗噪声或读出噪声，是指像素在完全黑暗环境中、最短曝光时间内、帧与帧之间、同一像素输出的不一致性，它表征了图像传感器对于微弱信号的极限探测能力。如sCMOS器件的暗噪声为1.5个电子，量子效率为50%，则该探测器的极限探测能力为3个光子。当有充足光照或光照条件可控，暗噪声就不再重要了，因为它会被光信号的散粒噪声所淹没。还以上述sCMOS器件为例，光信号为20000个光子，有效光信号为10000个电子，对应100个电子的散粒噪声，远超过1.5个电子的暗噪声。这时图像的信噪比将完全取决于光信号和光散粒噪声。
6)满阱容量（Full Well Capacity, FWC）满阱是指像素所能收集并容纳的电子个数的极限。满阱容量直接决定了图像传感器的最大信噪比。当光信号足够强，使得像素在较短曝光时间内达到满阱时，信噪比最高。此时，噪声被光信号的散粒噪声（√??????）主导，所以最大信噪比为SNR MAX.=20×log (??????√???????)=20×log (√??????)因此：在微光应用和高速应用中，应选取低暗噪声和高灵敏度的图像传感器；而在光照充足或对于最大信噪比有明确要求的应用，应选取满阱容量高的图像传感器。
图二：CMOS图像传感器光电转换框架图7)动态范围（Dynamic Range, DR）动态范围是图像传感器成像质量最重要的指标之一，表征了传感器对强光和弱光同时分辨的能力。图像传感器的动态范围高，就可以探测更宽光强范围内的场景信息，图像的细节更丰富。动态范围是满阱与暗噪声的比值，一般用分贝表示：DR=20×log (?????????????? ???????????)动态范围包括单幅动态范围(intra-scene)和最大动态范围。单幅动态范围是在同一增益设置下满阱容量和暗噪声的比值；而最大动态范围是芯片所能达到的最大满阱与最小暗噪声的比值。像素尺寸越大，满阱越高，动态范围越高，图像传感器的光电性能越好。用户需要注意区分“动态范围”和“最大信噪比”两个参数，动态范围是满阱除以暗噪声、最大信噪比是满阱除以达到满阱光强时的光散粒噪声，因此探测器动态范围往往远大于最大信噪比。
8)暗电流（Dark Current, DC）暗电流为像素在单位时间内受热激发产生的电子的均值，单位为e-/s/pix。暗电流噪声
为在一定曝光时间内产生的暗电流的平方根，例一个图像传感器的暗电流为36e-/s/pix，曝
光时间为100秒，则暗电流为3600e-，暗电流噪声为60e-。因此，随着曝光时间的增加，暗电流噪声会超越暗噪声，对图像质量产生很大的影响。暗电流和传感器的工作温度关系密切。因此对于长曝光时间应用，如天文观测、荧光成像等，一般会对图像传感器进行制冷，使其工作温度在零下30度左右；对于科学级应用，甚至会降温到零下70度，以减小暗电流噪声对图像质量的影响。
光电探测器如何选择
探测器的选择光电探测器件是接收电路模块的一个重要器件，我们在选择器件必须考虑到它的光谱相应度、响应时间、探测度(所能探测到的最小能量)。
⑴ 光谱相应度光谱相应度是光电探测器的基本性能之一，它表征光电探测器对不同长入射辐射的响应。
光电探测器的光谱响应特性有明显的选择性。
⑵ 响应时间光电探测器输出的电信号在时间上落后于作用在其上的光信号，即光电探测器的输出相对于输入的光信号要发生时间轴上的扩展。
这种扩展可以用时间响应来描述。
光电探测器的这种响应落后的特性称为惰性。
由于惰性的存在，会使先后作用的信号发生相互混叠。
表示时间响应特性主要有两种方法：脉冲响应和幅频特性。
① 脉冲响应响应落后于作用信号的现象称为弛豫，对于信号开始作用时的弛豫称为起始弛豫：信号停止作用时的弛豫称为衰减弛豫。
对于光电池、光敏电阻这一类探测器件，起始弛豫为探测器响应从零上升到稳定值的 63%时所需要的时间，衰减弛豫为响应下降到稳定值的 37%所需要的时间。
对于雪崩二极管、光电二极管这一类响应速度快的探侧器件，起始弛豫为响应从稳定值的 10%上升到稳定值的 90%所需要的时间。
② 幅频特性由于光电探测器件隋性的存在，使得其响应度不仅与入射的波长有关，而且还是入射辐射调制频率的函数。
这种函数关系还与入射光强信号的波形有关。
通常定义光电探测器对正弦信号的响应幅度值同调制频率间的关系为它的幅频特性。
⑶ 探测度探测度是衡量光电探测器对于微弱信号的极限探测能力的一个重要指标。
探测度这一参数最初是从等效功率 NEP 引出的。
NEP 的定义：当探测器输出的基频信号电压的有效值V ，等于噪声均方根电压n V 时，投射到探测器上的已调制辐射功率 a P (基频分量的均方值)，称为光电探测器的噪声等效功率。
其表达式为：NEP = a P /(V /n V )其中NEP 的单位为W。
噪声等效功率又称为最小可测功率，因此光电探测器的NEP 值越小，其探测能力越强。
原创一文读懂图像传感器（必须收藏）
原创一文读懂图像传感器（必须收藏）图像传感器是各种工业及监控用相机、便携式录放机、数码相机，扫描仪等的核心部件。
目前，这个快速增长的市场现在已经延伸到了玩具、手机、PDA、汽车和生物等领域。
图像传感器图像传感器定义及种类图像传感器应用成像物镜将外界照明光照射下的（或自身发光的）景物成像在物镜的像面上，形成二维空间的光强分布（光学图像）。
能够将二维光强分布的光学图像转变成一维时序电信号的传感器称为图像传感器。
图像传感器，是组成数字摄像头的重要组成部分。
根据元件的不同，图像传感器通常可分为CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器件）和CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）两大类。
除以上两大常用类型外，还有一种CIS（Contact Image Sensor 的缩写，接触式图像传感器），一般用在扫描仪中。
由于是接触式扫描(必须与原稿保持很近的距离)，只能使用LED光源，其景深、分辨率以及色彩表现目前都赶不上CCD感光器件，也不能用于扫描透射片。
接触式CIS随着上世纪70年代和80年代固态成像应用的飞速发展，CCD技术和制造加工在光学特性和成像质量方面得到了最优化。
在上世纪末的25年里，CCD技术一直统领着图像传感器件的潮流，它是能集成在一块很小的芯片上的高分辨率和高质量图像传感器。
而 CMOS图像传感器近年得到迅速发展，大有后来居上之势。
CMOS在中端、低端应用领域提供了可以与CCD相媲美的性能，而在价格方面确实明显占有优势，随着技术的发展，CMOS在高端应用领域也将占据一席之地。
图像传感器的工作原理图像传感器的工作原理图像传感器是一种半导体装置，能够把光学影像转化为数字信号。
传感器上植入的微小光敏物质称作像素。
一块传感器上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
它的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。
第三章 图像传感技术
现代传感技术 黄元庆
CCD的MOS结构及存储电荷原理
❖ CCD由多个光敏像元组成，每个像元就是一个MOS电容 器或一个光敏二极管。这种电容器能存储电荷，其结构如 图 3-1所示。
图 3-1 CCD基本结构和工作原理图
现代传感技术 黄元庆
CCD的MOS结构及存储电荷原理
❖ 1.电荷的传输
▪ CCD的移位寄存器是一列排列紧密的MOS电容器（或光敏二极 管），它的表面由不透光的金属层覆盖，以实现光屏蔽。
❖ 2.电荷读出
▪ CCD的信号电荷读出方法一般有两种：输出二极管电流法和浮置 栅MOS放大器电压法。
图 3-5 电荷读出方法
现代传感技术 黄元庆
CCD图像传感器基本特征参数
❖ CCD图像传感器特征主要是指其光电转换特性，而性能 参数主要包括灵敏度、分辨率、信噪比、光谱响应、动态 范围、暗电流和图像滞后等。CCD摄像器件的优劣评判 标准，就是采用这些参数衡量。
现代传感技术 黄元庆
CMOS传感器结构与工作原理
❖ CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互 补金属氧化物半导体）图像传感器也是目前最常见的数字 图像传感器，广泛应用于数码相机、数码摄像机、照相手 机以及摄像头等产品上。
▪ 采用CMOS技术可以将光电摄像器件阵列、驱动和控制电路、信 号处理电路、模/数转换器、全数字接口电路等完全集成在一起， 可以实现单芯片成像系统，这已成为当前一个研究热点。
▪ 目前广泛应用的CCD器件是以硅为衬底的器件，其光谱响应范围 为400~1100nm。红外CCD器件用多元探测器阵列替代可见光 CCD图像器件的光敏元部分，光敏元部分用的主要光敏材料有 InSb、PbSnTe和HgCdTe等，其光谱范围延伸至3~5mm和 8~14mm。
光电传感器选型指南
光电传感器选型指南光电传感器是一种常见的传感器类型，它能够利用光线进行检测和测量，广泛应用于工业自动化、机器人技术、安防监控等领域。
在选择光电传感器时，需要考虑多个因素，包括应用领域、测量要求、环境条件等。
下面将详细介绍光电传感器选型的指南。
一、了解应用领域和测量要求在选择光电传感器之前，首先需要详细了解应用领域和测量要求。
不同的应用领域和测量要求对光电传感器的性能和特点有不同的要求。
例如，对于工业自动化领域，光电传感器通常需要具有高精度、高速度和长寿命的特点；对于安防监控领域，光电传感器通常需要具有较大的测量范围和良好的稳定性。
二、选择合适的工作原理光电传感器的工作原理主要分为反射式、透射式和散射式三种。
反射式光电传感器通过发射和接收光线来测量物体的属性；透射式光电传感器通过物体遮挡光线来测量物体的位置或存在；散射式光电传感器通过光线与物体发生散射来测量物体的属性。
根据实际应用情况，选择合适的工作原理。
三、考虑测量范围和精度测量范围和精度是选择光电传感器的关键因素之一、测量范围是指光电传感器能够检测物体的最远距离或最大范围，而精度则是指光电传感器在测量过程中的误差程度。
根据实际需求，选择合适的测量范围和精度。
四、考虑工作环境条件五、了解供应商和品牌在选择光电传感器时，了解供应商和品牌也是很重要的一点。
选择有信誉和良好服务的供应商和品牌，能够保证光电传感器的质量和售后服务。
六、考虑成本和性价比最后，还需要考虑成本和性价比。
根据实际预算和需求，选择性价比较高的光电传感器。
综上所述，光电传感器选型的指南包括了了解应用领域和测量要求、选择合适的工作原理、考虑测量范围和精度、工作环境条件、了解供应商和品牌，以及考虑成本和性价比等因素。
通过综合考虑这些因素，能够选择到适合自己应用需求的光电传感器。
相机图像传感器知识点总结
相机图像传感器知识点总结相机图像传感器是数码相机中最重要的部件之一，它负责将光信号转换为电信号，用于拍摄照片和录制视频。
在选择数码相机时，图像传感器的大小和质量往往是用户最为关注的因素之一。
因此，了解图像传感器的知识对于选择和使用数码相机都是非常重要的。
在本文中，我们将对相机图像传感器的基本知识进行总结和讨论。
1. 图像传感器的种类图像传感器主要分为两类：CMOS和CCD。
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是互补金属氧化物半导体传感器，而CCD（Charge-Coupled Device）则是电荷耦合器件传感器。
它们在工作原理和结构上有所不同，分别具有各自的优点和特点。
CMOS传感器通常比CCD传感器更便宜、更节能，并且在高速拍摄和视频录制方面具有优势。
而CCD传感器在低光条件下通常具有更好的表现，色彩还原和动态范围也更出色一些。
在实际应用中，由于CMOS传感器在成本和功耗上的优势，目前大部分数码相机都采用了CMOS传感器。
2. 图像传感器的尺寸图像传感器的尺寸对于相机的成像效果有着重要的影响。
一般来说，图像传感器的尺寸越大，其单个像素的面积就越大，因此能够捕捉更多的光线。
这样就能够在低光条件下获得更好的成像效果，同时也有助于提高图像的动态范围。
目前在数码相机中常见的图像传感器尺寸包括全画幅（36mm x 24mm）、APS-C（22mmx 15mm）以及四分之一英寸至一英寸不等的小尺寸传感器。
全画幅传感器通常用于高端专业相机中，其成本和功耗较高，但能够提供最高质量的成像效果。
APS-C传感器则是中档相机的常见选择，在成本和性能之间取得了一定的平衡。
小尺寸传感器则常用于消费级数码相机和手机摄像头中。
3. 像素和分辨率图像传感器的像素是指在传感器上的感光单元数量，每个像素都对应着图像中的一个小区域，并负责接收光线并转换为电信号。
在实际应用中，像素数量往往被用来衡量图像传感器的分辨率，即每幅图像能够包含多少像素。
光电传感器选型指南
光电传感器选型指南光电传感器是一种广泛应用于工业自动化领域的传感器，通过光学原理将光信号转化为电信号，用于检测目标物体的存在、位置和特征。
在工业生产和自动化控制中，光电传感器的选型非常重要，本文将就光电传感器的种类、特点以及选型过程进行详细介绍。
光电传感器种类繁多，大致可以分为接近型和测距型两类。
接近型光电传感器主要用于检测物体的存在和位置，适用于检测目标物体与传感器之间的距离较短的场景。
测距型光电传感器则可以测量目标物体与传感器之间的距离，适用于检测距离较远的场景。
在选择光电传感器时，首先需要考虑的是应用场景和要求。
例如，如果需要检测较小尺寸的物体，则可以选择高分辨率的光电传感器；如果需要检测大范围内的物体，则需要选择测距型的光电传感器。
此外，还需要考虑是否需要抗干扰能力强的光电传感器以应对工业环境中的干扰信号。
其次，需要考虑光电传感器的光源类型。
目前市场上常见的光源类型包括红外线、激光和LED等。
红外线光源适用于检测黑色、金属或其他不反射红外线的物体；激光光源具有较高的聚焦能力和测距精度，适用于需要高精度测距的场景；LED光源一般具有较高的亮度和长寿命，适用于一般的检测需求。
此外，还需要考虑光电传感器的工作方式。
常见的工作方式包括光电开关、光电对管和光电发射机三种。
光电开关适用于检测物体的存在和位置，可以实现非接触式开关控制；光电对管适用于检测物体的位置和速度，可以实现高速度、高精度的检测；光电发射机适用于不同位置的激光器雷达测距等应用场景。
在选型过程中，还需要考虑光电传感器的工作原理和技术指标。
常见的技术指标包括工作电压、检测距离、响应时间、重复精度、抗干扰能力等。
根据具体的应用需求，选择合适的工作原理和技术指标的光电传感器。
最后，还需要考虑光电传感器的可靠性和成本。
可靠性指的是光电传感器的稳定性和寿命，可以通过查阅产品的质量保证和客户评价等方面得到反馈。
成本则需要根据预算和实际应用需求来决定，可以通过比较不同产品的价格和性能来选择最合适的光电传感器。
光电传感器的工作原理阐述及选购指南
光电传感器的工作原理阐述及选购指南光电传感器的工作原理阐述光电式传感器在检测和掌控中应用特别广泛。
是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外激光光）变化成为电信号的器件。
光电传感器原理由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件（光学测控系统）输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲（开关）式光电传感器。
模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传感器按被测量（检测目标物体）方法可分为透射（吸取）式，漫反射式，遮光式（光束阻档）三大类。
所谓透射式是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部份被吸取后，透射光投射到光电元件上；所谓漫反射式是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射后投射到光电元件上；所谓遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部份，使投射到光电元件上的光通量更改，更改的程度与被测物体在光路位置有关。
光敏二极管是常见的光传感器。
光敏二极管的外型与一般二极管一样，当无光照时，它与一般二极管一样，反向电流很小，称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子—空穴，称为光电载流子。
在外电场的作用下，光电载流子参加导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。
光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。
光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。
光敏三级管的外型与一般三极管相差不大，一般光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。
为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光紧要被基区吸取。
工作时集电结反偏，发射结正偏。
在无光照时管子流过的电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子—空穴对，使得基极产生的电流Ib增大，此刻流过管子的电流称为光电流，发射极电流Ie=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具有更高的灵敏度。
图像传感器
功能特点
1470万像素
28mm广角，3.6x施耐德光学变焦镜头
3.0”hVGA（46万像素）触摸屏
Smart Touch 2.0用户界面（通过手指控制）
双重防抖：光学防抖+电子防抖
高感光度ISO 3200（仅限3M像素）
脸部识别AF&AE（包括微笑和眨眼检测）
美丽拍摄&自拍指南
高清视频拍摄
- 720p @30fps
1M：1024x768像素
接口
数据接口
USB 2.0
音频
麦克风：立体声
内置喇叭：单声道
视频输出
AV：NTSC，PAL（用户可选）
HDMI 1.2：NTSC，PAL（用户可选）
*当连接专用底座时可使用HDMI功能（专用底座为选购配件）
电源接口4.2V底座SC-NV5 HD（选购）电源
电源
充电电池：SLB-1137D（1,100mAh）
图像稳定器
图像稳定器
双重防抖（OIS+DIS）
* OIS：光学图像稳定器，DIS：数字图像稳定器
显示屏
类型
触摸屏
规格
3.0”（7.62cm），46万像素
光学取景器
光学取景器
无
对焦
类型
TTL自动对焦（平均AF、中心AF、屏幕触摸AF、脸部优先AF）
范围
一般：80cm～无限远
微距：5cm～80cm（广角），50cm～80cm（长焦）
闪光灯
模式
自动、自动&红眼消减、强制闪光、慢速同步闪光、强制关、红眼修复
范围
广角：0.3m～5.4m
长焦：0.5m～2.7m（ISO自动）
充电时间
光电传感器(详细)
第三节 内光电效应器件
利用物质在光的照射下电导性能改变（ρ）或产生电 动势的光电器件称内光电效应器件，常见的有光敏电 阻、光电池和光敏晶体管等。 一、光敏电阻 光敏电阻又称光导管，为纯电阻元件，其工作原 理是基于光电导效应，其阻值随光照增强而减小。 优点：灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小、重量轻、 机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命 长等。 不足：需要外部电源，有电流时会发热。
当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成 正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多，逸出的 电子数也就越多。
光电子逸出物体表面具有初始动能mv02 /2 ，因此外 光电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电压，也会 有光电子产生。为了使光电流为零，必须加负的截止电 压，而且截止电压与入射光的频率成正比。
• 激光器有哪些优点？ 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好 • 激光器有哪几种？ 固体激光器（红宝石） 气体激光器（He-Ne）,（CO2，远红外光源） 半导体激光器（体积小，能量高，电源简单） 液体激光器
三、光电效应
是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能 量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于 光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两 大类
不加偏压的PN结
加偏压的PN结
第二节 外光电效应器件
利用物质在光的照射下发射电子的外光电效应而制 成的光电器件，一般都是真空的或充气的光电器件， 如光电管和光电倍增管。
一、光电管及其基本特性 1. 结构
光电管有真空光电管和充气光 电管或称电子光电管和离子光电管 两类。两者结构相似，如图。它们 由一个阴极和一个阳极构成，并且 密封在一只真空玻璃管内。阴极装 在玻璃管内壁上，其上涂有光电发 射材料。阳极通常用金属丝弯曲成 矩形或圆形，臵于玻璃管的中央。
CMOS图像传感器参数
CMOS图像传感器参数◆1、传感器尺寸CMOS图像传感器的尺寸越大，则成像系统的尺寸越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。
目前，CMOS图像传感器的常见尺寸有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。
◆2、像素总数和有效像素数像素总数是指所有像素的总和，像素总数是衡量CMOS图像传感器的主要技术指标之一。
CMOS图像传感器的总体像素中被用来进行有效的光电转换并输出图像信号的像素为有效像素。
显而易见,有效像素总数隶属于像素总数集合。
有效像素数目直接决定了CMOS图像传感器的分辨能力。
◆3、动态范围动态范围由CMOS图像传感器的信号处理能力和噪声决定,反映了CMOS图像传感器的工作范围。
参照CCD的动态范围,其数值是输出端的信号峰值电压与均方根噪声电压之比,通常用DB表示。
◆4、灵敏度图像传感器对入射光功率的响应能力被称为响应度。
对于CMOS图像传感器来说,通常采用电流灵敏度来反映响应能力,电流灵敏度也就是单位光功率所产生的信号电流。
◆5、分辨率分辨率是指CMOS图像传感器对景物中明暗细节的分辨能力。
通常用调制传递函数(MTF)来表示,同时也可以用空间频率(lp/mm)来表示。
◆6、光电响应不均匀性CMOS图像传感器是离散采样型成像器件,光电响应不均匀性定义为CMOS图像传感器在标准的均匀照明条件下,各个像元的固定噪声电压峰峰值与信号电压的比值。
◆7、光谱响应特性CMOS图像传感器的信号电压Vs和信号电流Is是入射光波长λ的函数。
光谱响应特性就是指CMOS 图像传感器的响应能力随波长的变化关系,它决定了CMOS图像传感器的光谱范围。