12-4CCD图像传感器重点课件

第十二章，第四节：三、CCD图像传感器CCD全称电荷耦合器件，它具备光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。

CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。

12/31/20221第十二章，第四节：三、CCD图像传感器（一）CCD的基本工作原理一个完整的CCD器件由光敏元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。CCD工作时，在设定的积分时间内，光敏元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏元的电荷量。取样结束后，各光敏元的电荷在转移栅信号驱动下，转移到CCD内部的移位寄存器相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。输出信号可接到示波器、图象显示器或其他信号存储、处理设备中，可对信号再现或进行存储处理。

12/31/20222（一）CCD的基本工作原理一个完整MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片CCD光敏元显微照片CCD读出移位寄存器的数据面显微照片12/31/20223MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片CCD光敏元显微照

彩色CCD显微照片（放大7000倍）12/31/20224彩色CCD显微照片（放大7000倍）12/2（二）CCD图像传感器的分类

1.线阵CCD外形

12/31/20225（二）CCD图像传感器的分类1.线阵CCD外形2.面阵CCD

面阵CCD能在x、y两个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。

12/31/202262.面阵CCD面阵CCD能在x、y两个方向都能面阵CCD外形（续）200万和1600万像素的面阵CCD

12/31/20227面阵CCD外形（续）200万和1600万像素的面阵CCD面阵CCD外形（续）

12/31/20228面阵CCD外形（续）12/26/20228面阵CCD外形（续）

12/31/20229面阵CCD外形（续）12/26/20229（三）CCD的基本特性参数

CCD的基本特性参数有：光谱响应、动态范围、信噪比、CCD芯片尺寸等。在CCD像素数目相同的条件下，像素点大的CCD芯片可以获得更好的拍摄效果。大的像素点有更好的电荷存储能力，因此可提高动态范围及其他指标。

12/31/202210（三）CCD的基本特性参数CCD的基本特性参数有（四）CCD图像传感器的应用

线阵CCD在扫描仪中的应用

12/31/202211（四）CCD图像传感器的应用线阵CCD在扫描仪线阵CCD在图像扫描中的应用

线阵CCD摄像机可用于彩色印刷中的套色工艺监控

风云一号卫星可以对地球上空的云层分布进行逐行扫描12/31/202212线阵CCD在图像扫描中的应用线阵CCD摄像机可用于线阵CCD用于字符识别12/31/202213线阵CCD用于字符识别12/26/202213CCD数码照相机

数码相机简称DC，它采用CCD作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。数码相机从外观看，也有光学镜头、取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光灯等，但比传统相机多了液晶显示器（LCD），内部更有本质的区别，其快门结构也大不相同。

12/31/202214CCD数码照相机数码相机简称DC，它采CCD用于图像记录

12/31/202215CCD用于图像记录12/26/202215数码相机的外形12/31/202216数码相机的外形12/26/202216三基色分离原理

CCD数码照相机的结构12/31/202217三基色分离原理CCD数码照相机的结构12/26数码相机的结构解剖

（索尼F828）CCD12/31/202218数码相机的结构解剖

（索尼F828）CCD12/26/202CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片12/31/202219CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片12/26/20221CCD数码摄像机

12/31/202220CCD数码摄像机12/26/202220CMOS图像传感器

CMOS图像传感器是采用互补金属-氧化物-半导体工艺制作的另一类图像传感器，简称CMOS。现在市售的视频摄像头多使用CMOS作为光电转换器件。虽然目前的CMOS图像传感器成像质量比CCD略低，但CMOS具有体积小、耗电量小、售价便宜的优点。随着硅晶圆加工技术的进步，CMOS的各项技术指标有望超过CCD，它在图像传感器中的应用也将日趋广泛。

12/31/202221CMOS图像传感器CMOS图像传CMOS视频摄像头

带红外LED照明的CMOS视频摄像头12/31/202222CMOS视频摄像头带红外LED照明CMOS视频摄像头的外部结构

12/31/202223CMOS视频摄像头的外部结构12/26/20CMOS视频摄像头的外形及内部结构

12/31/202224CMOS视频摄像头的外形及内部结构12/26休息一下12/31/202225休息一下12/26/202225第十二章，第四节：三、CCD图像传感器CCD全称电荷耦合器件，它具备光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、动态范围大等优点。

CCD图像传感器被广泛应用于生活、天文、医疗、电视、传真、通信以及工业检测和自动控制系统。

12/31/202226第十二章，第四节：三、CCD图像传感器（一）CCD的基本工作原理一个完整的CCD器件由光敏元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。CCD工作时，在设定的积分时间内，光敏元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏元的电荷量。取样结束后，各光敏元的电荷在转移栅信号驱动下，转移到CCD内部的移位寄存器相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。输出信号可接到示波器、图象显示器或其他信号存储、处理设备中，可对信号再现或进行存储处理。

12/31/202227（一）CCD的基本工作原理一个完整MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片CCD光敏元显微照片CCD读出移位寄存器的数据面显微照片12/31/202228MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片CCD光敏元显微照

彩色CCD显微照片（放大7000倍）12/31/202229彩色CCD显微照片（放大7000倍）12/2（二）CCD图像传感器的分类

1.线阵CCD外形

12/31/202230（二）CCD图像传感器的分类1.线阵CCD外形2.面阵CCD

面阵CCD能在x、y两个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。

12/31/2022312.面阵CCD面阵CCD能在x、y两个方向都能面阵CCD外形（续）200万和1600万像素的面阵CCD

12/31/202232面阵CCD外形（续）200万和1600万像素的面阵CCD面阵CCD外形（续）

12/31/202233面阵CCD外形（续）12/26/20228面阵CCD外形（续）

12/31/202234面阵CCD外形（续）12/26/20229（三）CCD的基本特性参数

CCD的基本特性参数有：光谱响应、动态范围、信噪比、CCD芯片尺寸等。在CCD像素数目相同的条件下，像素点大的CCD芯片可以获得更好的拍摄效果。大的像素点有更好的电荷存储能力，因此可提高动态范围及其他指标。

12/31/202235（三）CCD的基本特性参数CCD的基本特性参数有（四）CCD图像传感器的应用

线阵CCD在扫描仪中的应用

12/31/202236（四）CCD图像传感器的应用线阵CCD在扫描仪线阵CCD在图像扫描中的应用

线阵CCD摄像机可用于彩色印刷中的套色工艺监控

风云一号卫星可以对地球上空的云层分布进行逐行扫描12/31/202237线阵CCD在图像扫描中的应用线阵CCD摄像机可用于线阵CCD用于字符识别12/31/202238线阵CCD用于字符识别12/26/202213CCD数码照相机

数码相机简称DC，它采用CCD作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。数码相机从外观看，也有光学镜头、取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光灯等，但比传统相机多了液晶显示器（LCD），内部更有本质的区别，其快门结构也大不相同。

12/31/202239CCD数码照相机数码相机简称DC，它采CCD用于图像记录

12/31/202240CCD用于图像记录12/26/202215数码相机的外形12/31/202241数码相机的外形12/26/202216三基色分离原理

CCD数码照相机的结构12/31/202242三基色分离原理CCD数码照相机的结构12/26数码相机的结构解剖

（索尼F828）CCD12/31/202243数码相机的结构解剖

（索尼F828）CCD12/26/202CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片12/31/202244CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片12/26/20221CCD数码摄像机

12/31/202245CCD数码摄像机12/26/202220CMOS图像传感器

CMOS图像传感器是采用互补金属-氧化物-半导体工艺制作的另一类图像传感器，简称CMOS。现在市售的视频摄像头多使用CMOS作为光电转换器件。虽然目前的CMOS图像传感器成像质量比CCD略低，但CMOS具有体积小、耗电量小、售价便宜的优点。随着硅晶圆加工技术的进步，CMOS的各项技术指标有望超过CCD，它在图像传感器中的应用也将日趋广泛。

12/31/202246CMOS图像传感器CMOS图像传CMOS视频摄像头