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1、第20卷第3期半导体光电Vol.20No.31999年6月SemiconductorOptoelectronicsJune1999文章编号:1001-5868(1999)03-0189-04CCD图像传感器的高分辨率技术谈新权,许胜辉,梅晓英(华中理工大学电子与信息工程系,武汉430074)摘要:评价了CCD图像传感器与电子束摄像管的性能。分析了高分辨率CCD像感器的技术难点。阐述了解决这些问题的技术措施:双H-CCD移位寄存器、SRD法、CCS法及微透镜技术等。给出了三种新器件的技术指标,并与常规
2、方法构成的器件进行了比较。关键词:电荷耦合器件高分辨率CCD成像器图像传感器中图分类号:TN386.5;TN949.17文献标识码:AHighresolutiontechnologyofCCDimagesensorTANXin-quan,XUSheng-hui,MEIXiao-ying(Dept.ofElectronicsandImformationEngineering,HuazhongUniv.ofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:
3、ThestrongpointsandweaknessofCCDimagesensorsassociatedwiththoseofthepickuptubesareevaluatedsubjectively.Anobstacletorealizing2/3inchCCDsforHDTVcameraareanalysed,followedbydescriptionofnewtechniquesforthesolutionoftheproblems.Thesenewtech-niqescontaindualH-CCD
4、registers,theswitching-resonance-drivingmethod(SRD),aclamp-chipnoise-suppressionmethod(CCS),andmicrolenstechnology.Thespecificationsofthreetypesofimagesensorsaregiven,togetherwithcomparisonofthesenewCCDimagesensorswithconventionalones.Keywords:charge-coupled
5、device,highresolutionCCDimager,CCDimagesensor1引言图像传感器的分辩率要低于摄像管的。CCD图像传感器必须要约200万像素才能满足HDTV标[3]准。但是,像素数的增加必然要减少像素面积,自1970年提出利用CCD作为模拟移位寄存器构成固体成像系统新概念以来,随着新型半导体材料的出现和微加工技术的日益完善,CCD器件在成像领域得到了广泛的应用。1987年,Sony公司首次[1]将固体图像传感器应用于第一代广播摄像机。在我国的广播电视领域中,CCD摄像机已经取代了电子束
6、摄像管摄像机。就整体而言,CCD图像传感器的性能已经超过了摄像管。图1示出了2/3英寸(1英寸等于2.54厘米)CCD与2/3英寸摄像管的[2]性能比较。由图1可以看出,在诸如成本、体积与功耗、寿命与可靠性、滞后特性及灵敏度等性能方图12/3英寸CCD与2/3英寸摄像管的相对性能指标面,CCD器件都无可争辩地占有优势。然而,CCDFig.1Relativemeritsof2/3-in.CCDvs2/3-in.pickuptube1998-09-14收稿;1998-11-11定稿190
7、半导体光电1999年6月由此引发出许多问题,如动态范围变窄、孔径比下31英寸200万像素CCD像感器的降、高亮特性变差、功耗增加导致器件发热及灵敏度技术难点降低等。因此,研制高分辨率、高集成度、高性能的CCD像感器及成像系统,已成为现代光电成像领域使用摄像管的HDTV摄像机存在许多问题,如中最活跃、最富有成果的新兴领域。本文论述了提图像滞后、重合性差、几何失真大、灵敏度低、稳定性高CCD成像器的分辨率的新工艺、新技术。差等。提高成像分辨率的直接方法是增加CC
8、D像感器的像素数。通常使用下述工艺改善其他性22/3英寸HDTVCCD图像传感器[7]能。的研究难点及叠层型CCD图像传感器(1)使用光电导层固态成像器件(PSID)来改善拖影噪声。其基本结构类似于行间转移型CCD(IT图2示出了CCD像感器的像素数与像素尺寸-CCD)。用非晶硅镀光电导层,可获得100%的像[4]的关系。光学格式越小,或像素数越多,像素尺素孔径比。由于
