光电成像原理与技术课程设计

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1、2013-2014第（2）学期理学院实践教学成绩评定表实践教学项目光电成像原理与技术课程设计专业信息显示与光电技术学生姓名吴玮奇班级学号1109040108评语组长签字:成绩日期2013-2014第（2）学期理学院实践教学任务书学院理学院专业信息显示与光电技术学生姓名吴玮奇班级学号1109040108实践教学项目光电成像原理与技术课程设计实践题目高速高清CCD系统设计实践教学要求与任务:1．能对选题做理论分析，讨论理论可行性。2．能设计一套切实可行的实验方案，能够验证预期达到的效果。3．如果数据处理结果不够理想，能够找到问题所在，并提出改进意见。4．能按要

2、求格式撰写课程设计报告。报告要求格式、正确思路清晰、结构完整、实验数据真实、分析结论正确。对课程设计总体方案要进行详细地说明5．独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作假，不准抄袭他人内容。6．在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度，必须按时、按质、按量完成课程设计。工作计划与进度安排:17周周一—17周周四：选题、收集资料17周周五—18周周五：撰写开题、报告设计、实验、数据分析19周周一—19周周四：撰写报告、19周周四提交报告。指导教师：年月日专业负责人：年月日学院院长：年月日摘要随着科学技术的发展以及CCD器件的广泛应用，工业生

3、产、国防、安防以及日常生活中高速高清CCD的需求越来越广泛。传统CCD相机像素低、帧频慢，在速度和清晰度方面有很大的缺陷，无法满足越来越高的使用需求，而高速高清CCD在图像清晰度和帧频速度都有突出的优势，为CCD相机注入了新的发展活力。最近世界各国在高速CCD相机研发领域投入大量的精力并取得了大量的成果，开展高帧频大面阵CCD相机的研制工作具有重要意义。本文首先对柯达公司生产的逐行转移面阵CCD传感器KAI-01050做了简单的介绍，基于逐行转移CCD的工作原理、电荷转移方式的研究，设计了高速高清CCD系统的一种结构。本文通过对这些关键技术的研究，完成了高

4、速高清CCD系统的设计工作。关键词：高速摄像，高清CCD目录第一章绪论1第二章高速高清CCD系统介绍22.1CCD成像原理22.2KAI_01050探测器介绍3第三章高速高清CCD系统的组成53.1光学系统设计53.2电路系统设计6第四章结果分析7参考文献8沈阳理工大学光电成像原理与技术课程设计第一章绪论电荷耦合器件(CCD)属于半导体器件，是一种图像传感器，能够把视场内的光学图像转化为电荷并存储在相应的像素中，然后通过读出电路将存储的像元电荷读出，并用外围电路中的模数转换模块转换为数字信号。一个完整的CCD阵列是由一系列的微小光敏物质(像素)组成。CCD

5、图像传感器上拥有的像素数量越多，能够提供的画面清晰度也就越高。CCD器件自1969年在贝尔实验室诞生以来，随着半导体技术的发展，CCD技术也随之得到迅速发展，从当时简单的8像元移位寄存器，到现在已具有数百万、上千万乃至上亿像元。CCD的像元尺寸已经减小到2um以下，在缩小像元尺寸的同时，通过背面光照技术等，使饱和电压和灵敏度也得到提高，在暗电流、读出噪声抑制、抗光晕转移效率等方面也得到了极大的改善。现在的CCD探测器可以探测到短波红外光谱以及一部分紫外光谱，可应用的范围广泛。CCD和CMOS都是基于MOS结构进行光电转换达到图像采集目的，但是它们对光电转换

6、后的电荷采用不同的处理方式。由于工作方式、结构和制造工艺的差别，与CMOS相比，CCD器件一直有灵敏度高、噪声低等优点。CCD器件拥有光谱响应宽、噪声低、动态范围大、图像畸变小、灵敏度和几何精度高、寿命长、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、可以长时间在恶劣环境工作、进行数字化处理和与计算机连接方便等优点，在图像采集、工业测控、非接触测量、天文遥感、航空航天、机器视觉、实时监控、军事电子对抗等领域得到了广泛应用，是光电子学和测试技术中最活跃和最富有成果的研究领域之一。随着科学技术发展和图像采集系统的广泛应用，人们对于图像釆集系统的主要指标：采样速率

7、、分辨率、精度和抗干扰能力等方面，提出了越来越高的要求。CCD探测器作为光电转换式的图像传感器，是现代电子学和现代测试技术中最活跃的传感器，有广泛的应用需求。而大面阵，高帧频的应用需求也在逐步提高。高分辨率、高帧频的高速高清CCD技术的发展越来越受到人们的重视。8沈阳理工大学光电成像原理与技术课程设计第二章高速高清CCD系统介绍高速高清CCD系统以柯达公司生产的面阵行间转移CCD“KAI-01050"为探测器，该探测器的面阵大小为1024*1024，面阵大，采集到的视频图像清晰。高速高清CCD系统为KAI-01050探测器提供驱动电路和驱动时序，使KAI-

8、01050能够正常的工作，将探测器采集的模拟视频信号读出。探测器采