c第三章 电荷耦合器件10精品.pptVIP

入射在CCD象元上的单位能流密度?所产生的输出电压Vs的大小，用SV表示。 灵敏度 2、计算式： 1、定义： 1、定义：在一定的测试条件下， CCD能传感的景物光学信息的最小空间分布，用Tx表示。 2、计算式：设CCD像元精密排列，象素中心间距t，则器件的极限分辨率 Tx = 2t 。 分辨率 1、定义： 指器件在相同光能量照射下，输出的电压Vs与光波长?之间的关系。 光谱响应随光波长的变化而变化的关系称为光谱响应函数 光谱响应 2、光谱响应率由器件光敏区材料决定。 第三节 CCD器件 一、典型的CCD结构 单沟道线阵CCD结构 移位寄存器CCD 转移栅 光栅 光敏元 输出 双沟道线阵CCD结构 帧转移CCD结构 行间转移CCD结构 摄像器件 二、典型的CCD器件及其驱动 TCD142D型CCD 5、像元结构： 2110个光敏像元阵列,62个哑元（前51个、后 11个) 双沟道 性能参数： 1、象素(象元)：2048位线阵 2、相数：二相。 3、像元尺寸： 14?m，光敏阵列总长28672?m 4、引脚： ?1A 、?2A 、?1B 、?2B均为时钟端、?SH为移动栅、 ?RS 为复位栅, OS为移动栅、DOS为补偿输出端、OD为电源端、 SS为接地端、NC空闲。 TCD142D驱动波形 6、 ?RS复位一次输出一个光电信号。 DOS端是补偿输出单元的输出端，用于检取驱动脉冲 对输出电路的容性干扰信号，若将OS和 DOS分别送到差分放大器的两个输入端，则在输出端将得到被放大的没有驱动脉冲干扰的光电信号。 1、?SH为同步脉冲，B时段，光敏区与移位寄存器之间的势阱沟通，信号电荷转移至?l 电极下。 2、C时段，隔离光敏区与移位寄存器之间的势阱沟通。 3、随后，?l 与?2交替变化，信号电荷顺序转移，经由OS引脚输出。 4、输出：12个虚设脉冲（结构上的原因）→ 51个暗电流脉冲 → 2048个信号脉冲 → 11个暗电流脉冲（共12+51+2048+11=2122个脉冲） → 多余无信号脉冲。 5、该器件是两列并行传输，在一个?SH 周期中至少要有1061个?1脉冲，即TSH1061T1。 TCD142D驱动电路 三、CCD器件的选择（自学） 第四节 CCD的应用 一、尺寸测量 测量精度：外径±0.1mm 壁厚±0.05mm 设计思想 （……） 设计指标 玻璃管平均外径：?12mm 壁厚：1.2mm 根据CCD测量灵敏度的需要，0.04mm要大于2个 CCD光敏像素的空间尺寸，选择TCD132D（光敏区长1024×14μm=14.336mm）。 则： d1 = n1·t / ? d2 = n2·t / ? D = N·t / ? 光学参数计算 设：物镜放大率：? 象元尺寸：t 上壁厚：d1 ，脉冲数n1 下壁厚： d2 ，脉冲数n2 外径尺寸：，脉冲数：N 选择远心光路的放大率 ?为0.8倍，则： 玻璃管的像大小为：9.6mm 外径及壁厚测量精度要求反应在像面上为：?0.08mm及?0.04mm。 二、位移测量 设计思想 （……） 设计指标： 最大电动程：3mm 最小微位移：?0.004mm 测量仪器设计确定： 测量范围：0～3.5mm 灵敏度：≥?0.003mm 测量误差：?0.1? 非接触在线测量 式中：N为M1—M2之间的象素数量。 L = (LBa’ - LBa) + 0.5 ? (Wa’b’ - Wab) L = (NL - NL’) + 0.5 ? (NW - NW’) 分析 设：放大系数? CCD面上光强凹陷移动L，则：顶杆的电动程 x = L / ? 又设CCD单元象素宽度为t, 则： L = N·t 计数电路 当S’OUT为高电平时，计数器开始对?M计数，直至S’OUT为低电平止。 以?SH为标志，?SH出现起延时固定时间，由计算机输出?r ，开启4040对?M计数，直至S’OUT出现。 记录NL ： 记录NW ： 三 、信号的二值化 三、数码相机成像 远心光路 物方远心光路 象方远心光路 1、当VG＝0时，半导体的能带并不是平的，而是向上有所弯曲。 平带电压 1、为了使能带变平，需要附加一定的电压，这个电压称平带电压，用 VFB表示。 2、这是由于界面处有一定的正电荷存在，在氧化物中有可移动的电荷，界面处的能带稍向上弯曲。 2、考虑到VF