CCD图象传感器的应用

1、ccd图象传感器的应用技术尺寸测量光学工程王春谊.图像传感器的历史早在187拜，约瑟美（joseph及伟洛比史密夫wi 1 loughbysnith）就发现了硒元素结晶体感光后能产生 电流，这是电子影像发展的开始。以后陆续发明了几种 不同类型的图像传感器。其中有2（世纪5（年代诞生的光 学倍增管（photo miltiplier taibe,简称imo和70年代 出现的申滴耦合装置charge coupled device,简祿 oooo 20tt纪末，又有三种新型的图像传感器问世了， 其中比较普遍应用的是互社氧化金属主曲ccnplementary nfetal oxide semicondu

2、ctor, 简称 cm3$opmtpmt从五十年代发展到现在，技术已经非常 成熟。它的形状就像一个圆柱体的小灯泡，直 径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进 入的光信号转化为电信号，最高动态范围可达 4.2,而且它非常耐用，可以运作十万小时以 上。但是由于它的造价相当高，目前只是应用 于专业的印刷、出版业的扫描仪及工程分析。cmoscmos技术已发展了数十年，cpu和内存便是由cmos组成。但直到1998年它才被用于制作图像传感器。cmos的优点是结构比ccd简单，耗电量只有普通ccd的1/3左右，并且它的制造成本比ccd要低。自从佳能公司在专业数码单反相机eos d30中采用了cmos以来

3、，已经有越来越多的数码单反相机使用它，目前数码单反相 机中几乎有一半采用cmos作为图像传感器。ccdccd是美国贝尔实验室于1969年发明的，与电脑晶片cmos技术相似，也可作电脑记忆体及 逻辑运作晶片。ccd是一种特殊的半导体材料, 它是由大量独立的感光单元按照矩阵形式排列组成的。ccd的感光能力比pmt低，但近年来 ccd技术有了长足的进步。由于ccd的体积小、造价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及 数码摄像机中。目前大多数数码相机采用的图 像传感器都是ccd。ccd本身是不能分辨颜色的，所以，在实际应用时需要使用色彩滤镜，一般情况下就是在ccd器件的滤镜 层涂上不同的颜色，其色块按g

4、-r-g-b （绿-红-绿-蓝） 的顺序排列，使每一片滤镜单元下的感光单元感应不同 的颜色。例如，在一个130万像素的ccd上，有325000个像 素感应红色，325000个像素感应蓝色，650000个像素 感应绿色。在一个使用这种ccd的分辨率为1280x1024 的数码相机中，有640x512个红色像素、640x512个蓝 色像素和640x1024个绿色像素，绿色像素多一点，是因 为人类眼睛对绿色的敏感性和对其它颜色不一样。最后 在记录图像时，每个像素的真实色彩就是它与周围像素 象混合的平均值。目前大多数数码相机都是采用这种ccdo感器应用领域1.小型化黑白、彩色徳像机2.传真通讯系统二光

5、学字符识别4.工业检测与自动控制5医学标本分析与检测（如血细胞分析仪），6天文观测7.军事上应用、图像传感器应用技术尺寸测量信号的二值化处理ccd传感器光敏单元的输出可以看成“0”、“1” 信号,通过对输出为“0”的信号进行计数，即可测出物 体的宽度。这就是信号的二值化处理。实际应用时， 物像边缘交界处光强是连续变化的，而不是理想的阶 跃跳变，要解决这一问题可用两种方法:比较整形法； 或者微分法。ccd比较整形法低通滤波计数显示+比较器ccd输出i丨丨i丨i i i i丨i滤波输出11111111111a参考电平/l1比较器输出1101t个脉冲a在低电平期间对计数脉冲进行计数，从而得np。微分

6、法滤波后ccd视频信号微分绝对值微分过零触发二值化信号微小尺寸的检测远场条件l > >d2/xd二k 入 /sinos的测量方法v误差分析kalal saj=|aa + al + a5小尺寸的检测信号处理计数显示控制器l=（二 +l）npf例子：钢珠直径，小轴承内外径，小轴径、孔径，小玻 璃管直径，微小位移测量，机械振动测量。大尺寸检测（或高精度工件检测）结语图像传感器用于尺寸测量的技术是非常有 效的非接触检测技术，被广泛应用于各种加工 件的在线检测和高精度、高速度检测技术领域。 由于ccd图像传感器具有高分辨率、高灵敏度、 象素位置信息强、结构紧凑等特征，因而，由 线阵ccd、光学成像系统、计算机数据釆集和 处理系统构成的尺寸测量仪器，具有高精度、 速度快、应用方便等特点，是现有机械式、光 学式和电磁式测量仪器无法比拟的。参考文献:1王庆有.图像传感器应用技术.北京：电子工业出版社20032范志刚.光电检测技术北京：电子工业出版社2004.3彭军.