《固体摄像器》PPT课件

《《固体摄像器》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1.真空电视摄像管：（1）视像管类（Plumbicon、Newvicon和Saticon）（2）超正摄像管（ImageOrthicon）（3）反束视像管（RBV）－高分辨摄像（4）硅靶摄像管（Si-Vidicon）（5）像增强硅靶摄像管（SIT）－微光摄像2.固体摄像器件：CCD、CMOS、ICCD、EBCCD电视摄像器件一.类型电荷的存储CCD是利用电容存储电荷的功能来存储电荷的，所以CCD的基本单元是MOS（金属－氧化物－半导体）电容器，结构和原理如图电荷包的转移：表面沟道器件CCD（SurfaceChannalCCD－SCCD）和体内沟道CCD（BuriedChannalCCD－BCC

2、D）电荷的检测电荷检测的结构主要有“电流输出”结构、“浮置扩散输出”结构和“浮置栅输出”结构，以“浮置扩散输出”结构为例介绍电荷检测的结构和原理§7.2电荷耦合器件的分类CCD摄像器件分为线阵器件和面阵器件，面阵器件又有黑白CCD和彩色CCD（单片CCD）摄像器件。线阵CCD：线阵器件分为双沟道传输和单沟道传输结构和原理如图从原理说，同样位数或长度，单沟道结构的转移次数是双沟道的两倍，转移效率低得多；换言之，在满足一定的转移效率条件下，前者的转移长度比后者短多。在使用上表现为要麽靶面小，要麽分辨率低。面阵CCD：面阵CCD有行间转移结构、帧转移结构面阵CCD，结构如图，两种结构的CCD各

3、有优点：前者转移次数少，后者的光敏区占空比大。线转移型面阵CCD间有前两种结构的优点，但电路复杂。§7.4CCD的基本参数转移效率和转移损失率：式中定义为转移损失率，若转移n次后，转移出去的电荷Q（n）应为Q(n)＝Q(0)n总的转移效率为若＝0.9999，1024位器件，两相CCD转移效率约为80％；三相CCD约为73%。BCCD的转移效率可达＝0.99999。工作频率a.工作频率下限由少数载流子的平均寿命决定：f1/(3)b.工作频率上限与电荷在两个的电极之间的转移时间t的关系f1/(3t)驱动脉冲频率f与转移损失率间的关系如下图光谱响应：CCD的光谱响应是指等能

4、量相对光谱响应。最大响应值归一化为100％所对应的波长，定义为峰值波长。响应为峰值处的10％的波长定义为截止波长。两个截止波长间的光谱称为响应光谱范围。Si衬底CCD的响应光谱范围在0.4～1.1m，峰值约在0.7m左右。动态范围和线性度：CCD的动态范围在103～104间。CCD在弱光信号和强光信号（近饱和）情况线性度较差，在中间部分非线性度几乎为零。分辨率（MTF）：用可分辨的电视线表示，与像元的尺寸和像元中心距成反比，考虑噪声影响，传递损失等因素，实际的分辨率小得多。灵敏度：在入射光谱范围内，单位入射光功率下输出信号电参量（电压或电流）的比值。与光敏材料、光敏元的占空比、电极结构

5、有关。使用中常用CCD器件的可成像最低照度来衡量。不均匀度：暗电流：包括a.衬底的本征跃迁，b.少数载流子在中性区的扩散，c.SiO2表面和SiO2－Si界面处的暗电流。彩色CCD§7.4CCD摄像机类型三片式彩色单片式彩色可见光全色CCD（黑白）微光CCD增强器耦合TDICCD中继镜耦合光纤锥耦合EBCCD高速CCD变像素（变视场）型多路同步扫描型其他红外CCDX射线CCD紫外CCD彩色CCD彩色CCD摄像机目前主要有三片式和单片式两种。单片式彩色CCD的关键是滤色器阵列。滤色器阵列的制作有两种：滤色器阵列与CCD器件组合；直接将滤色器阵列制作CCD上。滤色器单元与CCD光敏单元对应

6、。图所示是两种常用的滤色器形式，拜尔山方式和行间排列方式滤色器。微光CCD能够在10-1～10-4微弱光景物照度下正常摄像的CCD称为微光CCD。微光CCD有两类：单片式微光CCD和像增强型CCD。1.单片式微光CCD：由于热噪声，普通CCD要求靶上照度在0.1Lx以上，要满足微光摄像，需制冷。CCD在－196℃时，等效背景可降至10个电子/像元以下，相当于输入的靶面照度为10－3lx。该CCD可在10－3～10－2lx照度工作。这类微光CCD结构复杂，价格昂贵。Watt902K系列可在10－2照度下正常工作。2.TDICCD：改变曝光时间提高探测效果和降低噪声Watt902K的技术参数3

7、.像增强型CCD:像增强型微光CCD是将微光像增强器和CCD耦合器件，a.光纤光锥耦合方式－－ICCDb.中继透镜耦合CCDc.电子轰击CCD－－EBCCD特点：ICCD结构简单、耦合效率高、调试方便；分辨率受光纤锥的限制，不会太高；中继透镜耦合CCD分辨率好，但耦合效率低；EBCCD结构简单、耦合效率高、暗电流小，因电子轰击形成CCD辐射损伤，寿命短、工艺难度高。ICCD（光学耦合）结构示意图