CMOS型的顯微圖像采集系統(tǒng)主要由CMOS圖像傳感芯片、顯微鏡和顯示器五部分組成。原理框圖如圖1所示。

　　圖1 CMOS圖像采集系統(tǒng)原理框圖

　　系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)是：①通過11位撥碼開關(guān)對CMOS芯片引腳輸入信號的高低進行控制，設(shè)置CMOS圖像傳感器芯片的工作狀態(tài)。②用MC78L05穩(wěn)壓電路為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電源和電平設(shè)置。③光電接口鏡片的選擇和光電接口的設(shè)計。④整機調(diào)試。檢測芯片是否正常工作，是否有圖像輸出，圖像是否清晰，功能是否正常。⑤調(diào)節(jié)芯片的撥碼控制電路，由撥碼開關(guān)的不同組合得到相應的圖像并比較，找出清晰的圖像，從而確定處于芯片工作時的電平設(shè)置。

　?。?）圖像傳感芯片

　　為了找到一款合適的CMOS傳感器芯片，我們對幾款不同的CMOS圖像傳感芯片進行分析和比較。經(jīng)過性能和價格的比較之后我們選擇OV5116P型CMOS圖像傳感器作為系統(tǒng)的。OV5116P是OmniVision公司生產(chǎn)的較為典型的CMOS圖像傳感器模塊。芯片陣列大小為352×288（PAL），有效光敏面為312×215像素，電源是5 V（DC），28個引腳的PLCC型封裝，其引腳設(shè)置如圖2所示。

　　圖2 OV5116P芯片引腳設(shè)置

　　芯片的主要性能特點：1／4英寸（1英寸＝2．54 cm）的單芯片視頻圖像傳感器；可選擇圖像的鏡像輸出；紅外感光靈敏度高，夜間應用可達到高分辨率；有自動和手動背光照明補償模式；支持外部幀同步信號輸入；芯片工作時的功耗只有40 mW；提供數(shù)據(jù)的采集接口；可選擇的邊緣增強處理功能；可直接輸出黑白視頻信號；輸出可驅(qū)動一個75Ω的顯示設(shè)備。

　　（2）光電接口

　　設(shè)計光電接口時，像差計算按反相光路進行，即把CMOS光靶面的對角線尺寸作為物，顯微物鏡成的像作為像。作為攝錄接口，它必須校正場曲，使整個視場范圍內(nèi)得到同樣清晰的像。攝錄接口的實質(zhì)是針對CMOS光靶尺寸按照傳統(tǒng)攝影目鏡的設(shè)計思路進行，即由觀察目鏡“離焦”而構(gòu)成。

　　一般有“雙膠＋場鏡”的形式，正負接口兩種方式。一種是開涅爾目鏡“離焦”形式攝錄正接口，對垂軸色差較?。涣硪环N是具有膠合面的惠更斯型補償目鏡“離焦”形式攝錄負接口，對補償垂軸色差有利。這里采用攝錄負接口的形式。表是攝錄接口的常用標準成像尺寸。

　　表 接口常用標準成像尺寸

　　光電接口的尺寸應注意國際通用性。與攝像機連接部分采用國際通用的C接口安裝方式，即安裝部件采用英制螺紋1'x1／32″連接，座裝面到光靶面距離是11.526 mm。

　?。?）鏡頭的選擇

　　鏡頭是整個圖像采集系統(tǒng)能否清晰成像的關(guān)鍵。

　?、僭O(shè)計鏡頭時應注意靶面的尺寸應與CMOS圖像傳感器的尺寸相一致，鏡頭的相對孔徑F值一般為1.6＜F＜2.2，如果使用相對孔徑小的鏡頭（如F≥2.8），會導致圖像信噪比的下降。

　?、谶x擇鏡頭時，可以將鏡頭對準一張白紙，圖像沒有黑角或暗角為好。

　?、奂t外截至鍍膜鏡頭的通光量要比外加紅外截至濾光片的鏡頭大，因此優(yōu)先選用紅外截至鍍膜鏡頭。

　　（4）顯示器

　　如果是針對于經(jīng)濟型的應用，只需要將物體在屏幕上顯示出來，對物體的情況需要定性了解而不是定量了解的情況下，一般有視頻輸入接口的電視就可以達到我們的要求了，在這里我們可以選用一臺15英寸的黑白電視機來顯示所采集到的圖像信號。

　　需要采集和保存圖像的場合，則需要使用計算機和圖像采集卡。