ccd图像传感器基础知识
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CCD 常用知识总结随着CCD的不断发展,尤其典型的是当微光CCD向低照度方向发展时,噪声已经成为阻碍CCD进一步发展的障碍。
噪声是CCD的一个重要参数,它是决定信噪比S/N (Singal/Noise)的重要因素,而同时信噪比又是各种数据参数中最重要的指标之一。
随着CCD器件向小型化、集成化的不断发展,CCD光敏元数的增加势必减小光敏元的面积,从而降低了CCD的输出饱和信号。
为扩大CCD的动态范围,就必须降低CCD的噪声(动态范围与噪声间的联系)。
CCD工作时,在输入结构、输出结构、信号电荷存储和转移过程中都会产生噪声。
噪声叠加在信号电荷上,形成对信号的干扰,降低了信号电荷包所代表的信息复原后的精度,并且限制了信号电荷包的最小值。
CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号,其中夹杂着各种噪声和干扰。
CCD输出信号处理的目的是在不损失图像细节并保证在CCD 动态范围内,图像信号随目标亮度线形变化是尽可能消除这些噪声和干扰。
(选自《CCD降噪技术的研究》燕山大学工学硕士学位论文)CCD的发展现状CCD最初是1969年由美国贝尔实验室的两名科学家W.S.Boyle与G.E.Smith提出,1970年在贝尔实验室制造成功。
它一问世,就显示出灵敏度高、光谱响应范围大、操作容易、维护方便、成本低、易推广等一系列优点,因而受到人们的普遍重视,现已取代摄像管,成为一种最常见的图像传感器。
自CCD问世以来,特别是近几年来,一直为美、日、英、法、德、荷兰等工业发达国家所瞩目,其中美、日两国的研制与生产能力居于世界领先地位。
国外主要的CCD研制与生产单位有日本的电气、东芝、索尼、夏普、日立,美国德州仪器,荷兰飞利浦等。
二十年来,CCD向着高集成度、高灵敏度、高分辨率、宽光谱响应的方向迅速发展,不断完善。
目前国外已研制出了像素数目为9K×9K的CCD芯片,像素尺寸最小已达到2.4μm×2.4μm;像素数目为4K×4K的CCD芯片已达到商业化水平。
CCD图像传感器激光位移计-CCD的工作原理与应用(初稿)CCD,Charge Coupled Devices,电荷耦合器件~是70年代初发展起来的新型半导体器件。
它由美国贝尔实验室的W. S. Boyle和G. E. Smith于1970年首先提出~在经历了一段时间的研究之后~建立了以一维势阱模型为基础的非稳态CCD基本理论。
几十年来~CCD的研究取得了惊人的进展~特别是在像感器应用方面发展迅速~已成为现代光电子学和现代测试技术中最活跃~最富有成果的新兴领域之一。
实验目的1、了解二相线阵CCD的基本工作原理2、了解二相线阵CCD驱动信号时序3、了解线阵CCD在位移测量中的应用方法实验仪器1. CCD激光位移计2. 数字示波器准备好坐标纸、铅笔和直尺~也可用相机。
实验原理1( CCD的基本结构电荷耦合器件的突出特点是以电荷作为信号~而不同于其它大多pseudonym Ding Bingcheng), to Jiangsu and Zhejiang in Taihu Lake area opened work, towards armed, carried out guerrilla race. 4 people such as Ding Bingcheng took Zhang Yan, Zhou Fen, from Shanghai, Zhao Anmin troopsstationed at the border of Jiangsu and Zhejiang. Ding Bingcheng reach dual-COR, and "anti-" established contact of Communist Party members, when the Kuomintang military Committee in Jiangsu, Zhejiang and Deputy Commander of the Brigade in Taihu Lake and Qian Kangmin, Director of the Department of the Commission (CPC) accompanied by consultations with Commander Zhao Anmin placement I was personnel related issues. Qian Kangmin efforts, Zhao Anmin also agreed to subordinate Gong Shengxiang Brigade guns to form a band in Taihu Lake. Qian Kangmin hired a boat to bring Gong Shengxiang, together with Zhang Yan start, boats to crossnear the fan, was seized by Cheng Wanjun. After Cheng Buzheng Jin Lu Wang, Director of training helps releasing personnel, but the weapon lost. Is autumn, Ding Bingcheng Wujiang was ordered to open up again,its task is: towards reconstruction guerrillas, Communist-led team.Along with Liu Zirong (Liu), Zhang Yan (Liu), huada busy (Chen Zhengzhi), Yu Zhe (Zhou Fen), Ye Chu Xiao (Lu Qiusheng), Henry (nandeqin), "anti-" players. Flat looking men Shen Yuezhen as a guide. Shen Yuezhen Ding Bingcheng single leader, Shen Yuezhen specializing in intelligence work, in September, through Mao Xiaocen served as the KMT's County Clerk, Shen Yuezhen after entering the County, deftly juggling between elites, was Chang Shen Liqun, who appreciated, has created favorable conditions for gathering intelligence. Meanwhile, Shen Yuezhen introduce jindapeng (Kanewaka Wang), xiaoxin was joined the "resistance", also activelydoing the standing political instructor Yu Qingzhi Shen Wenchao, Secretary of Justice and County Government数器件是以电流或者电压为信号。
ccd图像传感器的工作原理
CCD(Charged Coupled Device)图像传感器是一种将光信号
转换为电信号的电子器件。
它具有由一系列电荷耦合转移器件组成的阵列。
其工作原理如下:
1. 光感受:图像传感器的表面涂有光敏材料,例如硅或硒化铟。
当光照射到传感器上时,光子会激发光敏材料中的电子。
2. 电荷耦合:在CCD传感器中,光激发的电子通过电场力被
引导至特定位置。
在传感器的一侧,存在着电荷耦合器件(CCD)的阵列。
这些器件由一系列电容构成,能将移动的
电子推入下一个电容。
3. 移位寄存:一旦电子被推入下一个电容,电荷耦合器件会以逐行或逐列的方式将电子移动到存储区域。
这些存储区域称为移位寄存器,在这里,电荷可以被暂时存储和传输。
4. 电荷读出:当所有行或列的电荷都被移动到相应的移位寄存器时,电子的集合就可以被读出。
通过将电荷转换为电压信号,其可以被进一步处理和转换为数字信号。
总结:CCD图像传感器的工作原理可以分为光感受、电荷耦合、移位寄存和电荷读出四个步骤。
通过光激发、电荷移动和存储,最终将光信号转换为电信号,并进一步处理为数字信号。
CCD图像传感器CCD(Charge Coupled Device)全称为电荷耦合器件,是70年代发展起来的新型半导体器件。
它是在MOS集成电路技术基础上发展起来的,为半导体技术应用开拓了新的领域。
它具有光电转换、信息存贮和传输等功能,具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命长、性能稳定等优点,故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。
CCD图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展,能给出直观、真实、多层次的内容丰富的可视图像信息,被广泛应用于军事、天文、医疗、广播、电视、传真通信以及工业检测和自动控制系统。
实验室用的数码相机、光学多道分析器等仪器,都用了CCD作图象探测元件。
一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。
CCD工作时,在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样,将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。
取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中。
移位寄存器在驱动时钟的作用下,将信号电荷顺次转移到输出端。
将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中,就可对信号再现或进行存储处理。
由于CCD光敏元可做得很小(约10um),所以它的图象分辨率很高。
一.CCD的MOS结构及存贮电荷原理CCD的基本单元是MOS电容器,这种电容器能存贮电荷,其结构如图1所示。
以P型硅为例,在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层,然后在SiO2上淀积一层金属为栅极,P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴,少数载流子是带负电荷的电子,当金属电极上施加正电压时,其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。
于是带正电的空穴被排斥到远离电极处,剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层(耗尽层),电子一旦进入由于电场作用就不能复出,故又称为电子势阱。
当器件受到光照时(光可从各电极的缝隙间经过SiO2层射入,或经衬底的薄P型硅射入),光子的能量被半导体吸收,产生电子-空穴对,这时出现的电子被吸引存贮在势阱中,这些电子是可以传导的。