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固体成像器件CCD及CMOS 固体成像器件特点 体积小、重量轻、功耗低、寿命长。 抗冲击、抗电磁干扰、抗烧伤能力强。 光谱响应范围宽。 像元位置精度高，适用于精密位置测量。 与计算机接口方便。 消费级CCD相机 科学级CCD相机的名称 Cooled CCDs Slow Scan CCDs High Resolution CCDs High Performance CCD Cameras Scientific Grade CCD Cameras 科学级CCD相机 CCD图像传感器特点 CMOS图像传感器 单片CMOS相机 高速CMOS相机 静态图像应用举例1 静态图像应用举例2 静态图像应用举例3 静态图像应用举例4 动态图像应用举例 1 动态图像应用举例 2 MOS电容 MOS 场效应管—CCD器件 MOS结构能带图 瞬态MOS结构能带图 表面势与栅压及信号电荷 3相CCD工作原理 电荷的积分 在Φ1高电位控制下的栅极形成深势阱，此时Φ2和Φ3保持低电位，在持续时间内，积累的电荷与对应的光照成正比，持续时间即为曝光（积分）时间。 光生电荷积分 电荷行转移 像元电荷转移 积分转移过程 CCD 的结构形式 CCD主要生产公司 Eastman Kodak, Rochester, NY Thompson CSF, France EEV, England SITe (Formerly Textronix), Beaverton, OR MIT Lincoln Labs CCD图象传感器特性参数 量子效率 电荷转移效率 电荷存储容量 CCD 的噪声 工作频率 量子效率 量子效率 Q（?）= 每秒产生的光电子数/每秒输入光子数 前照明和背照明结构 电荷转移效率 电荷转移效率 Q0为原有电荷量，Q1为转移电荷量。 转移损失率 Q’为没有转移的电荷量 经n次转移 若η=0.999，1024像元的三相CCD，总的转移效率 电荷存储容量 电荷存储容量（势阱深度） COX 氧化层电容, DV为时钟脉冲变化幅值 当SiO2的厚度为d时，每cm2最大电荷存储量为 A为栅电极面积 7μm×7μm像元的势阱深度为数万电子。 CCD的噪声 光子噪声 服从泊松分布 读出噪声 与频率有关，1MHz 时17 e- rms 2MHz 时 18e- rms 暗电流噪声 温度每降低5度，减少一半 -45?C时为 0.005 e-/p·s KTC复位噪声 暗信号温度特性 噪声对图像的影响 Low Noise/High Sensitivity 像素合并与编程读出 Fully Programmable Readout Modes CCD Camera Configuration PXL 6300 CCD相机技术规格 科学级CCD相机头 俄ISD-29芯片 PB-MV13内部结构 CCD VS CMOS 有用的网站 “CCD University”, Information on dynamic range, pixel binning, types of noise and more. P Glossary of terms on digital cameras Roper Scientific Website Most camera vendors have technical notes and other articles on-line Scientific Grade CCD Devices !!! Incoming Light Silicon Dioxide Silicon Polysilicon Gate Incoming Light Silicon Dioxide Polysilicon Gate Front Backside VS SubArray Definition Binning Frame Transfer Readout Optic Shutter LCU Camera Control Logic and Power Supply Analog Processing And ADC HCCD(-45oc) DC Voltage Serial Clock Driver Parallel Clock Driver Low Noise Preamplifier Computer Interface Sealed Window Thermo-Electric Cooler Camera Command Input Camera Status Output Digital Pixel Data Output 相机头 CCD