1、線性輸出模式
線性輸出模式的輸出一般與光強(qiáng)成正比，如圖1中的曲線1所示。這種輸出模式的動(dòng)態(tài)范圍最小，而且在線性范圍的最高端信噪比最大。在小信號(hào)時(shí)，因噪聲的影響增大，信噪比一般很低。但是，這種線性輸出模式的CMOS攝像機(jī)，適用于要求進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的場(chǎng)合。
圖1 4種輸出模式曲線
2、雙斜率輸出模式
雙斜率的輸出模式，是一種擴(kuò)大攝像機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的方法，如圖1中的曲線2所示。由圖1看出，它采用兩種曝光時(shí)間：當(dāng)信號(hào)很弱時(shí)，采用長(zhǎng)時(shí)間曝光，輸出信號(hào)曲線的斜率很大;當(dāng)信號(hào)很強(qiáng)后，改用短時(shí)間曝光，這時(shí)曲線斜率就會(huì)降低，從而可以擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。這就類似于CCD寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)目前常采用的對(duì)最暗與最亮的雙曝光，即2次取樣方式。
顯然，為改善輸出的平滑性，還可采用多斜率的輸出模式，即多種曝光時(shí)間(類似CCD寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的多次取樣方式)。輸出曲線可由多段直線擬合，顯然曲線會(huì)平滑得多，使輸出圖像的灰階層次等變得更好些。
3、對(duì)數(shù)輸出模式
對(duì)數(shù)輸出模式如圖1中的曲線3所示。采用這種輸出模式的CMOS攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍非常大，一般可達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)，使得無(wú)需對(duì)照相機(jī)或攝像機(jī)的曝光時(shí)間進(jìn)行控制，也無(wú)需對(duì)其鏡頭的光圈進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，在CMOS成像器件中，又可方便地設(shè)計(jì)出對(duì)數(shù)響應(yīng)電路，且實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很容易。
值得說(shuō)明的是，由于人眼對(duì)光的響應(yīng)也接近對(duì)數(shù)規(guī)律，因而這種輸出模式具有良好的使用性能，在照相機(jī)等中常用。
4、γ校正模式
γ校正模式如圖1中的曲線4所示。它的輸出規(guī)律如下：U=KeγE (2)
(2)式中，U為信號(hào)輸出電壓，E是輸入光強(qiáng)，K為常數(shù)，而γ便是校正因子，γ為小于1的系數(shù)。由式(2)可見(jiàn)，這種模式也使輸出信號(hào)的增長(zhǎng)速度逐漸減緩，因而也能擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。
由上看出，CMOS攝像器件的4種輸出模式，除其輸出特性有較大區(qū)別外，動(dòng)態(tài)范圍相差很大。一般線性輸出模式動(dòng)態(tài)范圍只有40-60dB，其它輸出模式都較大。
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