第11章 图像传感器.ppt

第11章图像传感器,目前获取图像的途径主要有：可见光、红外、紫外、X射线、射线、射线、射线、超声、SAR（合成孔径雷达）、CT、核磁、电容层析、内窥镜等。像素是“图像元素（pictureelement）”的缩略语。有效像素指CCD芯片上参与实际成像的像素数。“彩色深度”表示数码照相机显示色彩的能力，又称“色彩分辨率”。,11.1可见光图像传感器,目前广泛使用的可见光图像传感器是电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice，CCD)、互补性氧化金属半导体图像传感器（ComplementaryMetalOxideSemiconductorImageSensor，CMOSImageSensor）和接触式图像传感器(ContactImageSensor，CIS)。,3CCD/3CMOS方案的彩色原理,图11-1二向色棱镜分色系统,单CCD方案的彩色原理,图11-2拜尔滤色片阵,图11-3滤色片阵对入射光线的分色原理图,图11-4重建红、蓝信息的四种情形,图11-5重建绿色信息的两种可能情形,图11-6三基色条形滤色片,图11-7微透镜用于提高传感器的感光效率,图11-8FoveonX3的三层像点结构,11.1.1CCD图像传感器,图11-9CCD图像传感器的构成,图11-10帧转移方式结构示意图,图11-11行间转移方式结构示意图,图11-12行帧转移方式结构示意图,图11-13光敏单元,图11-14输出端及输出波形,11.1.2CMOS图像传感器,图11-15图像传感器的电路结构,图11-16光敏二极管型无源像素结构,图11-17光敏二极管型有源像素结构,图11-18光栅型APS基本结构图,图11-19对数式像素单元结构图,11.1.3CIS图像传感器,图11-20彩色CIS读取2个像点的过程,图11-21FPS110晶体指纹传感器,图11-22指纹图像,11.2红外图像传感器,红外线是波长在0.761000m之间的电磁波，按波长范围分为近红外(0.763m)、中红外（36m）、远红外(615m)、极远红外(151000m)4类，它在电磁波连续频谱中的位置处于无线电波与可见光之间的区域。红外成像分为主动式和被动式两种。,国产汽车夜可视,11.2.1红外探测器材料,多色、硅或锗衬底碲镉汞异质外延薄膜材料。量子阱红外探测器材料。非制冷红外探测器材料。,碲镉汞红外探测器材料,以硅、锗为衬底的大规格碲镉汞薄膜材料。多色异质外延碲镉汞薄膜材料。,图11-23法国的双色碲镉汞红外探测器材料,量子阱红外探测器材料技术,与传统探测器的探测机理不同，量子阱焦平面探测器是靠量子阱结构中光子和电子之间的量子力学相互作用来完成探测的。,非制冷红外探测器材料,非制冷红外探测器材料能够工作在室温状态，并具有稳定性好、成本低、功耗小、能大幅降低系统尺寸等优点，且具有高灵敏度和高分辨率能力，是未来小型低成本热像仪的主流材料。从目前的发展水平来看，基于这种材料的非制冷红外热成像系统将主要装备单兵、小型无人机、无人车或作为遥控监视传感器。,11.2.2IRCCD,红外电荷藕合器件(IRCCD)，是在硅CCD和红外探测器阵列技术的基础上发展起来的新一代固体焦平面技术。以CCD为基础的固体红外图像敏感器，有单片式和混合式两种结构。,11.2.3红外制导技术,红外制导技术的研究始于第二次世界大战期间，而最早用于实战的红外制导导弹是美国研制的响尾蛇空空导弹。由于红外制导导弹具有制导精度高、抗干扰能力强、隐蔽性好、效费比高、结构紧凑、机动灵活等优点，经过半个世纪的发展，已广泛发展为反坦克导弹、空地导弹、地空导弹、空空导弹、末制导炮弹、末制导子母弹以及巡航导弹等等。,红外制导导弹,图11-24红外制导导弹的构成示意图,红外成像寻的制导导弹,图11-25红外成像寻的制导导弹构成框图,图11-26美国AIM-9X响尾蛇空空导弹,11.3紫外图像传感器,图11-27天空背景的紫外辐射谱,图11-28紫外成像检测系统的工作原理,11.3.1紫外探测器件,图11-29MCP光电倍增管电原理图,图11-30ICCD结构示意图,图11-31采用阳极结构的MCP器件工作原理示意图,图11-32EBCCD的工作原理示意图,图11-33紫外光谱响应曲线,图11-34前照式CCD和背照式CCD光谱响应曲线,11.3.2紫外告警技术,图11-35导弹尾焰紫外辐射和大气紫外辐射强度对比,图11-36紫外告警系统组成原理图,11.3.3极紫外成像仪,图11-3