傳感器原理bppt課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 ?2 ?3( a)( b) t = t1 t = t2 t = t3 t = t4 t = t5 t = t6 CCD中的信號(hào)電荷可以通過光注入和電注入兩種方式得到。 輸出機(jī)構(gòu)包括輸出柵 、輸出反偏二極管 D、復(fù)位管 T1 和輸出放大器 T2組成。 CCD圖像傳感器 對(duì)于線陣 CCD，它可以直接接收一維光信息，為了得到整個(gè)二維圖像的輸出，就必須用掃描的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉后，光敏單元開始對(duì)下一行圖像信號(hào)進(jìn)行積分。感光區(qū)和暫存區(qū)分開，感光區(qū)在積分時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生與光像對(duì)應(yīng)的電荷包，在積分周期結(jié)束后，利用時(shí)鐘脈沖將整幀信號(hào)轉(zhuǎn)移到暫存區(qū)。 CCD圖像傳感器的特性參數(shù) 一、光電轉(zhuǎn)換特性 如下圖所示， X軸表示曝光量， Y軸表示輸出信號(hào)幅值，QSAT表示飽和輸出電荷， QDARK表示暗電荷輸出， ES表示飽和曝光量。 四、暗電流 暗電流起因于熱激發(fā)產(chǎn)生的電子－空穴對(duì)，是缺陷產(chǎn)生的主要原因。 m i nm a xm i nm a xAAAAM???t i O T 六、轉(zhuǎn)移效率 當(dāng) CCD中電荷包從一個(gè)勢(shì)阱轉(zhuǎn)移到另一個(gè)勢(shì)阱時(shí)，若 Q1為轉(zhuǎn)移一次后的電荷量， Q0為原始電荷，則轉(zhuǎn)移效率定義為 01??若轉(zhuǎn)移損耗定義為 ?? ?? 1則電荷進(jìn)行 N次轉(zhuǎn)移時(shí)，總轉(zhuǎn)移效率為 NNN )1(0?? ???要求轉(zhuǎn)移效率必須達(dá)到 ％－ % 七、信噪比 表示在圖像信號(hào)中包含噪聲成分的指標(biāo)。 CID的NDRO特性使它具有優(yōu)化指定波長(zhǎng)處的信噪比（ S/N）的功能。 ：導(dǎo)航、跟蹤、偵查（帶攝像機(jī)的無(wú)人駕駛飛機(jī)、衛(wèi)星偵查）。 0NTT ? 采樣接口 計(jì)算機(jī) 顯示 物鏡目標(biāo) CCD 成像法適用于冶金線材直徑或機(jī)械產(chǎn)品在線尺寸檢測(cè)。 （ 3） 數(shù)據(jù)存貯顯示 、 打印與信號(hào)提取及反饋 。 前置放大器A / D 轉(zhuǎn)換器圖像存儲(chǔ)器圖像處理器 監(jiān)視器圖像記錄圖像輸出計(jì)算機(jī)CCD 相機(jī)反射鏡X —射線增強(qiáng)管X —源試件思考題 ? 何謂 CCD勢(shì)阱 ？ 論述 CCD的電荷轉(zhuǎn)移過程 。 3． 射線成像檢測(cè) 圖示出了 X射線成像檢測(cè)系統(tǒng) 。 采樣接口 計(jì)算機(jī) 顯示 物鏡目標(biāo) CCD 為了對(duì)目標(biāo)像的寬度進(jìn)行計(jì)數(shù) ， 必須先檢測(cè)出兩個(gè)邊緣信號(hào) ， 這可采用二值化或微分法得到 ， 計(jì)數(shù)脈沖通過輸入接口送入計(jì)算機(jī)處理 。在前面或背面光照射下，被測(cè)物經(jīng)透鏡在 CCD上成像，像尺寸與被測(cè)尺寸成正比。 ：光學(xué)文字識(shí)別、標(biāo)記識(shí)別、圖形識(shí)別、傳真、攝像等。而在 CID中，信號(hào)電荷不用轉(zhuǎn)移，是直接注入體內(nèi)形成電流來(lái)讀出的。 021 ffm ?五、分辨率 ? 調(diào)制傳遞函數(shù) MTF 當(dāng)光強(qiáng)以正弦變化的圖像作用在傳感器上時(shí)，電信號(hào)幅度隨光像空間頻率的變化為調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù) MTF。特種材料的紅外 CCD 的波長(zhǎng)響應(yīng)可擴(kuò)展到幾微米，即 CCD 的光譜響應(yīng)范圍從遠(yuǎn)紫外，近紫外，可見光到近紅外區(qū)，甚至到中紅外區(qū)。接著這一行電荷信號(hào)在讀出移位寄存器中向右移位到輸出器件，形成視頻信號(hào)輸出。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是需要選址電路，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且在電荷轉(zhuǎn)移過程中，光積分還在進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生“拖影”。 轉(zhuǎn)移柵關(guān)閉時(shí)，光敏單元?jiǎng)葳迨占庑盘?hào)電荷，經(jīng)過一定的積分時(shí)間，形成與空間分布的光強(qiáng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷圖像。 綜上所述 ， CCD圖像傳感器既具有光電轉(zhuǎn)換功能 ， 又具有信號(hào)電荷的存貯 、 轉(zhuǎn)移和檢測(cè)功能 ， 它能把一幅空間域分布的光學(xué)圖像變換成為一列按時(shí)間域分布的離散的電信號(hào)“ 圖像 ” 。目前， CCD的輸出方式主要有電流輸出、浮置擴(kuò)散放大器輸出和浮置柵放大器輸出，通常采用的是浮置柵放大器輸出法。、依此類推，電荷由勢(shì)阱中。 32,??1? 若此時(shí)有光線入射到硅片上 ,在光子的激發(fā)下硅片上就會(huì)產(chǎn)生電子 空穴對(duì)。 。 控制相鄰 MOS電容柵極電壓高低來(lái)調(diào)節(jié)勢(shì)阱深淺，讓MOS電容間的排列足夠緊密，使相鄰 MOS電容的勢(shì)阱相互溝通，即相互耦合，就可使信號(hào)電荷由勢(shì)阱淺處流向勢(shì)阱深處，實(shí)現(xiàn)信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)移。這些光生電荷將儲(chǔ)存在電極形成的勢(shì)阱中，形成信號(hào)電荷存儲(chǔ)起來(lái)。這時(shí)只呈現(xiàn)出一般耗盡狀態(tài)，耗盡區(qū)厚度正比于外加電場(chǎng)；當(dāng)柵壓增大超過某特征值 U th時(shí)，能帶進(jìn)一步向下彎曲，以至使半導(dǎo)體表面處的費(fèi)米能級(jí)高于禁帶中央能級(jí)， MOS器件處于深耗盡狀態(tài)，在相交點(diǎn)與界面之間逐漸形成一個(gè)反型層。 電荷耦合圖像傳感器 CCD按電荷轉(zhuǎn)移信道劃分有兩種基本類型，一是電荷包存儲(chǔ)在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏?，這類器件稱為表面溝道 CCD（簡(jiǎn)稱 SCCD）；二是電荷包存儲(chǔ)在離半導(dǎo)體表面一定深度
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