[理學(xué)]現(xiàn)代傳感技術(shù)第3章(已修改)
2024-10-28 21:19 本頁面
【正文】 第三章 圖像傳感技術(shù) 圖像傳感器實(shí)際上也是光電傳感器件中的一部分，主要器件有 CCD、 CMOS以及 PSD等， PSD已經(jīng)在光電傳感器件中介紹，在這一章中主要討論 CCD和CMOS傳感器件及圖像測量技術(shù)。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶圖像傳感技術(shù) ? CCD圖像傳感器 ? CMOS圖像傳感器 ? CMOS傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理 ? CMOS圖像傳感器的性能指標(biāo) ? 典型 CMOS圖像傳感器 ? CCD與 CMOS傳感器的比較 ? 圖像測量技術(shù) 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD圖像傳感器 ? CCD（ Charge Coupled Device）全稱為電荷耦合器件，是 20世紀(jì) 70年代發(fā)展起來的新型固體成像器件。 ? 它是在 MOS集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，為半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用開拓了新的領(lǐng)域。 ? 它具有光電轉(zhuǎn)換、信息存儲和傳輸?shù)裙δ?，具有集成度高、功耗小、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺功能的擴(kuò)展，能給出直觀、真實(shí)、多層次、內(nèi)容豐富的可視圖像信息，被廣泛應(yīng)用于軍事、天文、醫(yī)療、廣播、電視、傳真通信以及工業(yè)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)。 ? CCD是目前最為成熟，應(yīng)用最為廣泛的圖像傳感器，它的典型產(chǎn)品有數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD圖像傳感器 ? CCD有兩種基本類型： ? 一種是電荷包存儲在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿著界面轉(zhuǎn)移，這類器件稱為表面溝道 CCD器件（簡稱 SCCD）； ? 另一種是電荷包存儲在離半導(dǎo)體表面一定深度的體內(nèi)，并在半導(dǎo)體體內(nèi)沿一定方向轉(zhuǎn)移，這類器件稱為體溝道或埋溝道器件（簡稱 BCCD） . ?一個(gè)完整的 CCD器件由光敏單元、轉(zhuǎn)移柵、移位寄存器及一些輔助輸入、輸出電路組成。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD圖像傳感器 ? CCD的 MOS結(jié)構(gòu)及存儲電荷原理 ? CCD的 MOS結(jié)構(gòu) ? 電荷的傳輸 ? 電荷讀出 ? CCD圖像傳感器基本特征參數(shù) ? CCD攝像器件 ? 線陣 CCD攝像器件 ? 面陣 CCD攝像器件 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD的 MOS結(jié)構(gòu)及存儲電荷原理 ? CCD由多個(gè)光敏像元組成，每個(gè)像元就是一個(gè) MOS電容器或一個(gè)光敏二極管。這種電容器能存儲電荷，其結(jié)構(gòu)如圖 31所示。 圖 31 CCD基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD的 MOS結(jié)構(gòu)及存儲電荷原理 ? ? CCD的移位寄存器是一列排列緊密的 MOS電容器（或光敏二極管），它的表面由不透光的金屬層覆蓋，以實(shí)現(xiàn)光屏蔽。 ? MOS電容器上的電壓愈高，產(chǎn)生的勢阱愈深，當(dāng)外加電壓一定，勢阱深度隨阱中的電荷量增加而線性減小。利用這一特性，通過控制相鄰 MOS電容器柵極電壓高低來調(diào)節(jié)勢阱深淺。 ? 在 MOS電容緊密排列，使相鄰的 MOS電容勢阱相互 “ 溝通 ” ，即相鄰 MOS電容兩電極之間的間隙足夠小，且當(dāng)改變相鄰 MOS兩電極的電壓值時(shí)，在信號電荷自感生電場的庫侖力推動(dòng)下，就可使信號電荷由淺處流向深處，實(shí)現(xiàn)信號電荷轉(zhuǎn)移。 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD的 MOS結(jié)構(gòu)及存儲電荷原理 ? ? 為了保證信號電荷按確定路線轉(zhuǎn)移，通常 MOS電容陣列柵極上所加脈沖電壓為嚴(yán)格滿足相位要求的二相、三相或四相系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖電壓。 ? 三相 CCD的結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 二相 CCD的結(jié)構(gòu)及工作原理 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶 現(xiàn)代傳感技術(shù) 黃元慶CCD的 MOS結(jié)構(gòu)及存儲電荷原理 ? ? CC
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