图像传感器的应用领域及应用情况分析

2017-02-10 09:07

航天、医学以及专业定制领域

1990年美国国家航空航天局采用CCD数字成像技术，将有史以来最大最精确的“哈勃”空间望远镜送上了太空轨道。从1．6万公里以外的萤火虫，到相距130亿光年的古老星系，她成功的创造了一个个空间观测奇迹，包括发现黑洞存在的证据，探测到恒星和星系的早期形成过程。

这就是我们都熟知的哈勃空间望远镜中的CCD应用。用一幅图，就足以证明CCD的伟大。

哈勃星云

2011年7月，欧空局为新卫星配十亿像素数码相机。其使用106块独立的电子探测器件合成了世界上有史以来为太空计划建造过的最大像素数码相机。

这台被称作“十亿像素阵列”的相机安装在欧洲空间局发射的“盖亚”探测器上，成为它超灵敏的眼睛。为了探测到比肉眼可见暗数百万倍的恒星，盖亚探测器需要配备超高灵敏度的相机。这台相机就是由106个CCD（电子耦合器件）制作而成的。

欧空局卫星

中国首颗绕月人造卫星嫦娥一号，资源一号卫星、嫦娥二号、海洋一号等众多航天探测器也都是使用CCD作为超高灵敏度的相机核心部件。这足以说明CCD在太空影像的核心地位。

CCD不仅是超高清成像设备部件，同样有着极强的耐用性。太空的环境与地球环境相比，不用多言，太空已成为高寒的环境，平均温度为零下270．3℃。

在太空中，各种天体也向外辐射电磁波，许多天体还向外辐射高能粒子，形成宇宙射线。如太阳有太阳电磁辐射，太阳宇宙线辐射和太阳风。相机作为获取太空影像信息的核心部件，其在太空环境下的寿命至关重要的。而CCD探测器长达几十年的设计寿命，完美的满足了高清和耐用两个刚性指标。

CCD探测器在航天航空领域不断的发展，同样的，其在医用领域，CCD也是最常用的图像传感器。近年来，CCD探测器更是突破材料极限，采用新的设计思路，使得CCD探测器能够输出大幅面动态影像，在医学临床诊断上有里程碑式的意义。医用CCD技术，与航天航空CCD技术一脉相承，可以说，有着非常过硬的质量和广泛的应用前景。

Medical医用显微内窥镜。利用超小型的CCD摄像机或光纤图像传输内窥镜系统，可以实现人体显微手术，减小手术刀口的尺寸，减小伤口感染的可能性，减轻病人的痛苦。同时还可进行实时远程会诊和现场教学。

实际上，直到现在，CCD探测器在医学、航天、航空、遥感模块转换图像帧获取、卫星侦察、天文观测、通讯、交通、机械、钢铁、电子、计算机、机器人视觉、新闻、广播、电影、电视、金融、出版、印刷、纺织、食品、照相、文教、公安、保卫、家电、旅游等各个领域一直都有非常强劲和深入的发展。

另外，无论是CMOS或是CCD，市场在售的图像传感器的价格比全定制图像传感器要低得多。如果非要定制，除非变化很小，那么定制CCD成像器的价格一般低于定制CMOS的价格。

由于CMOS成像器采用的深亚微米掩膜价格较高，因此CMOS成像器的研发价格也相应地高于CCD成像器。此外，CMOS设备需要设计的电路也更多。因此，即使定制CMOS成像器的应用性能较好，但是考虑到价格因素，客户仍然更加亲睐定制CCD成像器。

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