第3章 光电检测技术常用器件及应用7.pptVIP

CCD芯片的工作方式： A 光电转换 B 电荷储存 C 电荷转移 D 转化为电压量 CCD单元部分，就是一个由金属-氧化物-半导体（MOS）组成的电容器。 这一装置能够完成光电转换。 电荷转换-存储 当向CCD单元电极施加正电压时，会产生能储存电荷的势阱。由于极板上的正电荷总量恒等于势阱中自由电荷加上负离子的总和，随着电荷的不断注入，势阱会不断变浅，直至饱和. 当一个CCD芯片感光完毕后。每个像素所转换的电荷包，就按照一行的方向转移出CCD感光区域。为下一次感光释放空间。 根据阵列排布方式的不同，CCD成像器件分 为线阵和面阵两大类。 线阵CCD的构造相对简单。只是单行的 感光和转移。 而面阵芯片复杂一些。 线阵CCD与面阵CCD的比较 彩色CCD的原色原理 照相机 数码相机 CCD数码显微镜拍摄的金属表面显微照片 电荷耦合器件 （一）采集技术 指从条码中读取事先写入信息的技术和设备。主要有 ： 1.光笔扫描器 2.台式扫描器 3.手持式扫描器 4.固定式光电及激光快速扫描器 （二）译码技术 是将条码扫描器输出的脉冲数字信号解译成计算机可识别信号的技术。 （三）传送技术 （四）计算机处理技术 条码的应用 1.物流领域 库存系统、分货拣选系统、销售信息系统。 2.商业零售领域 3.图书馆 4.质量跟踪管理 5.数据自动录入 （7）Medical医用显微内窥镜利用超小型的CCD摄像机或光纤图像传输内窥镜系统，可以实现人体显微手术，减小手术刀口的尺寸，减小伤口感染的可能性，减轻病人的痛苦。同时还可进行实时远程会诊和现场教学。 （6）Bar Code Register（BCR）条形码记录器在各种商业流通领域如商场、仓储连锁店等普遍采用。条形码物品记录识别系统与计算机联网可随时取得各种数据。 第三章 光电检测技术常用器件及应用 实物 图像 ? 图像采集和处理的过程，最基本的是要把实物尽 量真实地反映到虚拟的图像上 如何准确地描述一幅图像 感光芯片的设计思想：就是分割被描述区域，用相应 的灰度填充。 A 光电转换 在栅极G施加电压UG之前p型半导体中空穴的分布是均匀的。 当栅极施加正电压UG小于电压Uth ，p型半导体中的空穴将开始被排斥，产生所示耗尽区。 UG大于Uth后，吸引到表面的电子浓度迅速增大，在表面形成一层极薄但电荷浓度很高的电子导电层，因为其载流子和体内导电类型相反，因而称为反型层。 耗尽区的深度与UG成正比。 电荷储存 C 电荷转移 三相表面沟道CCD a b c d e a b c d e 电极间隙不能大(3μm)否则电子被势垒隔开不能转移 N型CCD比P型CCD工作频率高 1）对于面阵CCD来说，应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。面阵CCD的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少。 2）线阵CCD结构简单，成本较低。可以同时储存一行电视信号.由于其单排感光单元的数目可以做得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条形码等许多领域。 目前CCD有两种分色方式：一是 RGB 原色分色法，另一个则是 CMYG补色分色法，这两种方法各有利弊，过去原色和补色CCD的产量比例约在 2：1左右，2003年后由于影像处理引擎的技术和效率进步，目前超过 80％都是原色 CCD 的天下。 CMOS图像传感器 （互补金属氧化物半导体－Complementary Metal Oxide Semiconductor） CMOS图像传感器虽然比CCD出现还早一年，由于受当时工艺水平的限制没有得到重视和发展。 带红外LED照明的CMOS视频摄像头 CMOS摄像头 像素面积更大则通常意味着更好的像素质量 CMOS与CCD图像传感器性能比较 * * CCD与CMOS比较 分辨率 灵敏度 信噪比 集成度 功耗 成本 CCD 优 优 优 CMOS 优 优 优 快门 相机参数 快门速度 光圈数 焦距刻度 景深表 美国国家航空航天局（NASA）特别研制的一部相机，通过线性CCD扫描实现超高的88000×44000分辨率照片，像素高达近40亿，未压缩的原文件大小达24G。 基于CCD光电耦器件的输入设备：数字摄像机、数字相机、平板扫描仪、指纹机 （1）Camcorder摄录一体化CCD摄像机。从中国电子工业部市场预测数据获悉，2000年需求量可达150