CCD基础知识教育资料 (OK).ppt

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1、开发部门生技三课开发者娄宏刚适用对象设备维护担当开发日期2007/08/20教材类别专门教育修正日期首次发行教材编号WI-SJ3-23-1(7)版本A先鋒高科技（東莞）有限公司PIONEERTECHNOLOGYDONGGUANCO.,LTD.（PTD）CCD基础教育资料目录一、成像系统的组成二、CCD的发展史三、CCD的概念及工作原理四、CCD的种类五、CCD的各种指标六、CCD的其他相关内容成像系统组成LaserSampleScanheadFilterPMTUV/whiteepiilluminationUV/whitetransilluminat

2、ionSampleCCDCameraLensFiltersUV/whiteepiillumination1934年研制出光电像管，应用于时内外的广播电视摄像。它的灵敏度相当低，要达到现在图像信噪比的要求，需要不低于10000lx的照度，这是它的应用范围受到很大限制。1947年超正析摄像管面世，使最低照度降至2000lx。1954年灵敏度较高的视像管投入市场。其成本低，体积小，灵敏度和分辨率都较高，但不是适用于高速场合和彩色应用。发展史1965年，氧化铅管成功代替正析摄像管，广泛应用于彩色电视摄像机。它使彩色电视广播摄像机的发展产生了一个飞跃。197

3、6年前后，又相继出现灵敏度更高，成本更低的硒像管和硅靶管。1970年，美国贝尔实验室发表电荷耦合器件（CCD）原理，从此光电成像器件的发展进入了一个新的阶段——CCD固体摄像器件的发展阶段。CCD概念CCDChargedCoupledDevice:电荷耦合器大量的独立的光敏元件排列在一起每个光敏元件称为像素像素图像的基本单位：最小的视觉显示单位.CCD结构及工作原理CCD结构感光二极管（Photodiode）并行信号寄存器（ShiftRegister）-用于暂时储存感光后产生的电荷串行信号寄存器（TransferRegister）-用于暂时储存并行

4、积存器的模拟信号并将电荷转移放大信号放大器-用于放大微弱电信号数摸转换器-将放大的电信号转换成数字信号CCD结构及工作原理CCD工作原理隔行传输式（InterlineTransfer）-感光元件产生电信号-电荷转移到并行寄存器-电荷从并行寄存器转移到串行寄存器-串行寄存器将电信号转到模拟寄存器-放大、数摸转换、数字信息快速-暴光和数据读出可同时进行可采用软件控制的电子快门工作动态范围小CCD种类-传输方式全帧（FullFrame）-感光元件产生电信号-电荷转移到串行寄存器-放大、数摸转换、数字信息动态范围宽信噪比高分辨率高成像速度慢必须借助机械快门

5、控制暴光量CCD种类-传输方式全转（FullFransfer）-综合FullFrame和InterlineTransfer特点，在器件上划分感光区和寄存区-暴光和数据转移可以同时进行保证单位像素上的感光面积保证了拍摄速度CCD种类-传输方式CCD种类-采光方式前照式:光从正面照射芯片形成电荷背照式:光从背面通过并直接进入二极管光子效率可达到80%CCD种类-控温方式CoolCCD-消除热或暗电流产生的噪音-噪音底，图像质量高-灵敏度高，感光效果佳-几何失真度小-解析度稳定，补偿效果佳-耐震动，不易受点磁场干扰附：普通CCD曝光超过10秒，发热；-2

6、0度摄像头可拍摄5分钟图像；-40度摄像头拍摄时间可超过1小时CCD量子效率量子效率（QuantumEfficiency）-阴极发射出的光电子数量与入射光光子的数量比，用以表诉CCD在不同波长下的响应值在同一波长下QE值越高CCD品质越好CCD对于不同波长的光的响应时间的敏感度不同背照式CCD比前照式CCD有更好的量子效率多数衡量QE高低是在425nm波长CCD像素指标-填充因子填充因子（FillFactor）-CCD实际感光面积占像素面积的比值理想值-100%实际值-30%（隔行传输式CCD）通过微型镜头（Microlenses）改善（但微型镜头

7、的应用会影响紫外光的检测）填充因子是影响灵敏度的一个因数CCD像素指标-井深井深（WellCapacity）-像素可堆积电荷的多少多数CCD可堆积85K个电荷高品质的CCD可堆积350K个电荷影响灵敏度的一个因数衡量动力学范围的一个因素CCD数字化数字化（Digitization）-模拟信号转换成数字信号计算机运用2进制运算法则来将CCD采集的电信号转换成数字信号12bit=4096；14bit=16384；16bit=65536应用软件将运用一定的运算法则来决定最适合显示器灰度级别的数据动力学范围动力学范围（DynamicRange）-描述从CC

8、D像素值中可以得到多少数量的灰度级别的一个术语-用来表示饱和电压（最大输出级别）与摄像头随机噪音的比率（Itisexpre