第五章電荷耦合器件課件

第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件電荷耦合器件(CCD)電荷耦合器件(CCD)是典型的固體圖象傳感器，其主要功能是將其表面接收到的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｄ壳暗臄?shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、掃描儀、廣播電視、可視電話和無線電傳真中大多采用CCD作為圖像采集器件，是這些電子產(chǎn)品的核心。CCD的成像基本單位被叫做像素，當(dāng)它用于圖像采集時(shí)，通常與光學(xué)鏡頭配合使用，由光學(xué)鏡頭將圖像投影到CCD表面，再由CCD將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；當(dāng)它應(yīng)用在生產(chǎn)過程自動(dòng)檢測和控制等領(lǐng)域時(shí)，可以直接應(yīng)用而不配套鏡頭。它是1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室的W·S·Boyle和G·E·Smith發(fā)明的。第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件電荷耦1電荷耦合器件(CCD)電荷耦合器件(CCD)是典型的固體圖象傳感器，其主要功能是將其表面接收到的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。目前的?shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、掃描儀、廣播電視、可視電話和無線電傳真中大多采用CCD作為圖像采集器件，是這些電子產(chǎn)品的核心。CCD的成像基本單位被叫做像素，當(dāng)它用于圖像采集時(shí)，通常與光學(xué)鏡頭配合使用，由光學(xué)鏡頭將圖像投影到CCD表面，再由CCD將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；當(dāng)它應(yīng)用在生產(chǎn)過程自動(dòng)檢測和控制等領(lǐng)域時(shí)，可以直接應(yīng)用而不配套鏡頭。它是1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室的W·S·Boyle和G·E·Smith發(fā)明的。電荷耦合器件(CCD)電荷耦合器件(CCD)是典型的2WillardSterlingBoyle

Willard.SBoyle

威拉德．博伊爾1924年8月19日出生簡介:1924年出生於加拿大Amherst擁有加拿大和美國國籍。1950年從加拿大麥吉爾大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位

因CCD獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，70萬美金的獎(jiǎng)金。

電荷耦合器件(CCD)的發(fā)明者填空WillardSterlingBoyle電荷耦合器件(C3GeorgeElwoodSmithGeorgeElwoodSmith喬治史密斯1930年5月10日簡介:1930年出生于美國白原市（WhitePlains）美國國籍。1959年從芝加哥大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。因CCD獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，70萬美金的獎(jiǎng)金。電荷耦合器件(CCD)的發(fā)明者填空GeorgeElwoodSmithGeorgeElwo4CCD簡介

CCD供應(yīng)商Dalsae2vtechnologiesFairchildImagingHamamatsuPhotonicsCharacteristicsanduseofFFT-CCDKodakPanasonicSonyTexasInstrumentsToshibaCCD簡介CCD供應(yīng)商Dalsa5CCD原理簡介電荷耦合元件（CCD，Charge-coupledDevice）是一種集成電路，上有許多排列整齊的細(xì)小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，為了便于理解我們簡單將其比喻為電容，這些電容能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。這些小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用通俗的語言來說就是像素單元，用科學(xué)語言將叫做光敏元。CCD原理簡介電荷耦合元件（CCD，Charge-coupl6CCD原理簡介電荷耦合器件的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其他大多數(shù)元件是以電流或者電壓為信號。所以CCD的基本功能是電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移。它存儲由光或電激勵(lì)產(chǎn)生的信號電荷，當(dāng)對它施加特定時(shí)序的脈沖時(shí)，其存儲的信號電荷便能在CCD內(nèi)作定向傳輸。CCD工作過程的核心技術(shù)是信號電荷的產(chǎn)生，存儲，傳輸，和檢測。CCD的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)包含轉(zhuǎn)移電極結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)移溝道結(jié)構(gòu)、信號輸入結(jié)構(gòu)和信號檢測結(jié)構(gòu)。填空CCD原理簡介電荷耦合器件的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同7我們先來了解CCD的光敏元。它的基礎(chǔ)是金屬—氧化物—硅MOS電容器CCD的基本光敏元(電荷存儲)CCD的單元結(jié)構(gòu)①P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為空穴②加正電壓，電子做信號③P型溝道CCDMetalOxideSemiconductor把勢阱想成一個(gè)桶接地返回填空我們先來了解CCD的光敏元。CCD的基本光敏元(電荷存儲)C8CCD的基本光敏元(電荷存儲)CCD的基本光敏元(電荷存儲)9CCD的信號來源(光注入)當(dāng)光照射到CCD硅片上時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開，少數(shù)載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。光注入方式又可分為正面照射式與背面照射式。由于正面有光柵電極，會對光有遮擋，因此絕大多數(shù)都采用背面照射。想象為存貯在桶底上的流體信號電荷填空CCD的信號來源(光注入)當(dāng)光照射到CCD硅片上時(shí)，在柵極附10CCD的信號來源(電注入)所謂電注入就是CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號電壓或者電流進(jìn)行采樣，然后將信號電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號電荷。電注入的方法很多，這里只介紹兩種常用的電流注入法和電壓注入法。目前已經(jīng)不再采用這種方法了，這種功能現(xiàn)在有獨(dú)立的器件A/D轉(zhuǎn)換器，即模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。CCD的信號來源(電注入)所謂電注入就是CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對11CCD的勢阱光敏元之中的勢阱深度與兩方面的因素有關(guān)：柵極電壓和反型層電荷量。柵極電壓越大勢阱越深。反型層電荷越多，勢阱越淺。(可以認(rèn)為是反型層電荷抵消了一部分柵極電壓)CCD的勢阱光敏元之中的勢阱深度與兩方面的因素有關(guān)：柵極電壓12CCD的單元結(jié)構(gòu)①N型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子②加負(fù)電壓③N型溝道CCD半導(dǎo)體也可采用N型半導(dǎo)體，如下圖所示。很薄約1200A。接地CCD的單元結(jié)構(gòu)①N型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子半導(dǎo)體也13CCD的信號轉(zhuǎn)移

CCD圖象傳感器實(shí)際上是由由光敏元件陣列和電荷轉(zhuǎn)移器件集合而成，光敏元件也參與電荷轉(zhuǎn)移。一般來說每個(gè)光敏元有三個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)移電極1、2、3，所有電極彼此離得足夠近，以使硅表面的耗盡區(qū)和電荷的勢阱交疊，能夠耦合及電荷轉(zhuǎn)移。CCD的MOS結(jié)構(gòu)P型Si耗盡區(qū)電荷轉(zhuǎn)移方向Ф1Ф2Ф3輸出柵輸入柵輸入二極管輸出二極管SiO2CCD的信號轉(zhuǎn)移CCD的MO14

CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方式。CCD的重要特性之一是信號電荷在轉(zhuǎn)移過程中與時(shí)鐘脈沖沒有任何電容耦合，不會受到干擾。下面以三相控制方式為例說明控制電荷定向轉(zhuǎn)移的過程。電荷轉(zhuǎn)移過程t1t2t3t4t5t6t7簡答或論述CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方15

CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方式。下面以三相控制方式為例說明控制電荷定向轉(zhuǎn)移的過程。

第一時(shí)刻，即初始狀態(tài)時(shí)，第一電極外加高電平，其它電極外加低電平，此時(shí)只有第一電極下方具有深勢阱，信號電荷存儲于第一電極下方。第二時(shí)刻，第一電極和第二電極外加高電平，第三電極外加低電平，第二電極下產(chǎn)生深勢阱并與第一電極下的勢阱連通，信號電荷變?yōu)楣灿?。第三時(shí)刻，保持第二電極高電壓，第三電極低電壓，將第一電極轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，第一電極下的勢阱消失的過程中，信號電荷全部轉(zhuǎn)移到第二電極下的勢阱中，完成了一次完整的信號轉(zhuǎn)移過程。將第一電極、第二電極更換為任意兩個(gè)相鄰電極重復(fù)上述三步，都可完成電荷轉(zhuǎn)移。第三電極的存在確保了電荷的定向轉(zhuǎn)移。CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方16CCD也存在二相的電荷轉(zhuǎn)移方式，在這種方式中設(shè)計(jì)了不對稱的電極結(jié)構(gòu)，可以保證電荷轉(zhuǎn)移的定向性。CCD也存在二相的電荷轉(zhuǎn)移方式，在這種方式中設(shè)計(jì)了不對稱的17CCD的信號輸出(電荷的檢測)

目前CCD的輸出方式主要有電流輸出、浮置擴(kuò)散放大器輸出和浮置柵放大器輸出。

當(dāng)信號電荷在轉(zhuǎn)移脈沖的驅(qū)動(dòng)下向右轉(zhuǎn)移到末級電極（圖中CR2電極）下的勢阱中后，CR2電極上的電壓由高變低時(shí)，由于勢阱提高，信號電荷將進(jìn)入輸出柵（圖中N+區(qū)）。由UD+、電阻R、襯底p和N+區(qū)構(gòu)成的反向偏置二極管相當(dāng)于無限深的勢阱。1.電流輸出進(jìn)入到反向偏置的二極管中的電荷，將產(chǎn)生輸出電流ID，且ID的大小與注入到二極管中的信號電荷量成正比。電阻R是制作在CCD內(nèi)的電阻，阻值是常數(shù)。所以，輸出電流ID與注入到二極管中的電荷量成線性關(guān)系，且RD是復(fù)位信號，用來快速抽空信號電荷填空CCD的信號輸出(電荷的檢測)當(dāng)信號電荷在轉(zhuǎn)移脈沖18CCD的信號輸出(電荷的檢測)

在電流輸出中，輸出端是一個(gè)反向偏置的二極管，而這次，輸出端是一個(gè)三極管。在RG不導(dǎo)通的情況下，信號電荷與T2三極管的基極中的多數(shù)載流子復(fù)合，產(chǎn)生基極電流。T2將基極電流放大，從集電極發(fā)出，形成電流信號輸出。電阻R是調(diào)整信號強(qiáng)弱的分流電阻。2.浮置擴(kuò)散放大器輸出當(dāng)RG，也就是復(fù)位信號加上高電平以后，T1三極管基極和發(fā)射級正向偏置，這樣殘余的信號電荷被快速抽出，因此T1為復(fù)位三極管。CCD的信號輸出(電荷的檢測)在電流輸出中，19CCD的信號輸出(電荷的檢測)

浮置柵放大器輸出中，T2柵極不是直接與信號電荷的轉(zhuǎn)移溝道相連接，而是與溝道上面的浮置柵相連。當(dāng)信號電荷轉(zhuǎn)移到浮置柵下面的溝道時(shí)，在浮置柵上感應(yīng)出鏡像電荷，以此來控制T2的柵極電位，達(dá)到信號檢測與放大的目的。3.浮置柵放大器輸出CCD的信號輸出(電荷的檢測)浮置柵放大器輸20CCD圖像傳感器的改進(jìn)

最初的CCD傳感器中，感光單元和信號轉(zhuǎn)移單元是混雜的，感光單元也參與信號的轉(zhuǎn)移過程。這就造成一個(gè)問題，就是信號轉(zhuǎn)移過程中，感光單元被占用了，這段時(shí)間就浪費(fèi)了。要想連續(xù)拍兩幅圖像必須等第一幅圖像輸出以后才可以拍第二幅。后來人們把感光單元和信號轉(zhuǎn)移單元分離開來。將信號轉(zhuǎn)移單元稱為移位寄存器。這樣，只要將感光元件中的信號轉(zhuǎn)入移位寄存器，就可以立刻再次感光，同時(shí)移位寄存器輸出信號即可。使得相機(jī)的拍攝頻率大大增加。CCD圖像傳感器的改進(jìn)21CCD的常見時(shí)序圖

SH為行周期脈沖，當(dāng)SH高電平時(shí)，正值F1電極下均形成深勢阱，并通過SH勢阱與MOS電容存儲勢阱溝通，MOS電容中的信號電荷轉(zhuǎn)移到模擬移位寄存器的F1電極下的勢阱中。當(dāng)SH由高變低時(shí)，SH勢阱下的勢阱遍地將存儲柵下勢阱與F1電極下的勢阱隔離開。存儲柵進(jìn)入光積分狀態(tài)。模擬移位寄存器將在F1下的信號電荷經(jīng)輸出電路由U0電極輸出。FR為復(fù)位脈沖。SP為像元采樣脈沖。FC為有效像元起始信號。CCD的常見時(shí)序圖SH為行周期脈沖，當(dāng)SH高電平時(shí)，正22通常而言商用CCD芯片的結(jié)構(gòu)就像三明治一樣，第一層是『微型鏡頭』，第二層是『分色濾色片』以及第三層『感光匯流層』。第一層：『微型鏡頭』是由SONY領(lǐng)先發(fā)展出來的技術(shù)。

為了有效提升CCD的總像素，又要確保CCD芯片不會過大，以適應(yīng)數(shù)碼產(chǎn)品的微型化，只能縮小每個(gè)像素的尺寸。單一像素尺寸小了，受光面積就小，成像差。

為改善這個(gè)問題，SONY率先在每一光敏元上裝置微小鏡片。這個(gè)設(shè)計(jì)就像是幫CCD掛上眼鏡一樣，感光面積大為提升。如此一來，可以同時(shí)兼顧像素?cái)?shù)量的提高，又保證了圖像質(zhì)量。商用CCD芯片的基本結(jié)構(gòu)填空通常而言商用CCD芯片的結(jié)構(gòu)就像三明治一樣，第一層是『微型23第二層：『分色濾色片』，這個(gè)部份的作用主要是幫助CCD具備色彩辨識的能力。

回到源頭，CCD本身僅是光強(qiáng)感應(yīng)器，對不同波長的光的感應(yīng)是一樣的，無法區(qū)分。分色濾色片，僅能夠透過特定波長的光，借此，CCD可以分開感應(yīng)不同光線的『成分』，從而在最后影響處理器還原回原始色彩。

CCD有曾有過兩種分色方式：一是RGB原色分色法，另一種是CMYG補(bǔ)色分色法，2003年后由于影像處理引擎的技術(shù)和效率的進(jìn)步，目前市場上超過80％都是原色CCD。

商用CCD芯片的基本結(jié)構(gòu)第二層：『分色濾色片』，這個(gè)部份的作用主要是幫助CCD具24第三層：『感光匯流片』，這層主要是負(fù)責(zé)將穿透濾色層的光轉(zhuǎn)換成電子信號，并將信號傳送到影像處理晶片，將影像還原。

商用CCD芯片的基本結(jié)構(gòu)

主要的CCD設(shè)計(jì)大致上分成幾個(gè)區(qū)塊:1.藍(lán)色被稱為像素Pixel的感光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，主要是應(yīng)用于光線感應(yīng)部分。2.棕色區(qū)塊就是電荷存儲區(qū)，用于收集藍(lán)色區(qū)產(chǎn)生的電荷。3.在藍(lán)色和棕色區(qū)之間被用作電子快門，叫做Gate區(qū)，控制電荷的轉(zhuǎn)移。4.黃色區(qū)塊是電荷通路，用來傳導(dǎo)電荷之用。第三層：『感光匯流片』，這層主要是負(fù)責(zé)將穿透濾色層的光轉(zhuǎn)換25CCD圖像傳感器的分類方式主要有兩種。依據(jù)其像素排列方式的不同，可以分為線陣CCD和面陣CCD兩種：線陣CCD中，像素排成一列，類似于數(shù)學(xué)中的一維矩陣的形態(tài)，只能采集一個(gè)窄條上的圖像，目前掃描儀中用的就是線陣CCD。面陣CCD中，像素排成一個(gè)二維方陣，類似于數(shù)學(xué)中[m,n]的形態(tài)，可以直接得到二維圖像，是目前數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)中最常用的感光元件。依據(jù)其敏感光波長不同也可以分為可見光CCD、近紅外CCD，熱感CCD(遠(yuǎn)紅外)等。CCD傳感器的分類填空CCD圖像傳感器的分類方式主要有兩種。CCD傳感器的分類填空261．線陣CCD圖像傳感器

線陣CCD圖像傳感器由一列光敏元件與一列CCD并行且對應(yīng)的構(gòu)成一個(gè)主體，在它們之間設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)移控制柵，這種結(jié)構(gòu)叫做單溝道線陣CCD。

目前，實(shí)用的線陣CCD圖像傳感器為雙行結(jié)構(gòu)，叫做雙溝道線陣CCD。單、雙數(shù)光敏元件中的信號電荷分別轉(zhuǎn)移到上、下方的移位寄存器中，然后在輸出端交替合并輸出，得到最終的信號。1．線陣CCD圖像傳感器目前，實(shí)用的線陣CCD圖像271．線型CCD圖像傳感器

1．線型CCD圖像傳感器283．面陣CCD圖像傳感器

面陣CCD圖像傳感器由感光區(qū)、信號存儲區(qū)和輸出轉(zhuǎn)移部分組成。目前存在幾種典型結(jié)構(gòu)形式，如圖所示。3．面陣CCD圖像傳感器面陣CCD圖像傳感器由感光29CCD本身對顏色或者說對不同波長的光是沒有區(qū)別的，都同樣的感光，只是感光的效率不同。前面我們講過CCD芯片上面可以加裝分色濾光片，使得同樣的CCD對不同顏色的光感光?？梢岳萌脑恚谕幌袼匚恢梅胖萌齻€(gè)像素單元，各自對不同的顏色感光，通過不同強(qiáng)度色彩的疊加實(shí)現(xiàn)彩色圖像的收集。

CCD的顏色與圖像格式CCD本身對顏色或者說對不同波長的光是沒有區(qū)別的，都同樣的感303CCD彩色數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造3CCD彩色數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造31有一種圖像格式與CCD實(shí)現(xiàn)彩色圖像收集非常匹配，因?yàn)樗请S著彩色CCD而出現(xiàn)的。這種圖像叫做BMP(Bitmap)圖像。中文叫做位圖。它采用位映射存儲格式，每一個(gè)像素由三個(gè)色彩數(shù)據(jù)組成，一般采用紅、綠、藍(lán)作為三原色，每個(gè)色彩數(shù)據(jù)代表對應(yīng)原色的強(qiáng)弱，最終合成出該像素的顏色。BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit、8bit及24bit，指的是每個(gè)原色的強(qiáng)度可以被幾位二進(jìn)制數(shù)據(jù)來表述。除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，因此，BMP文件所占用的空間很大。

BMP文件存儲數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。文件組成：文件頭—數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—調(diào)色板—位圖數(shù)據(jù)。CCD的顏色與圖像格式填空有一種圖像格式與CCD實(shí)現(xiàn)彩色圖像收集非常匹配，因?yàn)樗请S著32近年來另一種圖像感器——互補(bǔ)金屬氧化物場效應(yīng)管CMOS光電傳感器也已在電腦、筆記本電腦、掌上電腦、視頻電話、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)、監(jiān)視器、車載電話、指紋認(rèn)證等圖像輸入領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。CMOS型CCD和普通MOS型CCD使用相同的感光元件，具有相同的靈敏度和光譜特性，但光電轉(zhuǎn)換后的信息讀取方式不同。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流或電壓信號，信號讀取十分簡單。因此常常被用在便攜式設(shè)備中。ComplementMetalOxideSemiconductor互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體近年來另一種圖像感器——互補(bǔ)金屬氧化物場效應(yīng)33CCDvsCMOS高質(zhì)量低噪聲圖像對光的敏感度和準(zhǔn)確度更好耗電量大專用配件和生產(chǎn)線技術(shù)較先進(jìn)，發(fā)展更成熟易受噪聲影響感光度稍差

耗電量小(1%)易于生產(chǎn)便宜CCDvsCMOS高質(zhì)量低噪聲圖像342、CCD應(yīng)用舉例CCD圖像感器用于非電量測量，是以光為媒介的光電轉(zhuǎn)換，是以非接觸方式進(jìn)行測量，因此可以實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)地點(diǎn)或人、機(jī)械不可到達(dá)場所的測量與控制。組成測量儀器可測量物位、尺寸、工件損傷；作光學(xué)信息處理裝置的輸入環(huán)節(jié)，如用于傳真技術(shù)、光學(xué)文字識別技術(shù)以及圖像識別技術(shù)；自動(dòng)流水線裝置中的敏感器件，如可用于機(jī)床、自動(dòng)搬運(yùn)車以及自動(dòng)監(jiān)視裝置等。返回2、CCD應(yīng)用舉例CCD圖像感器用于非電量測35通常，快速自動(dòng)檢測工件尺寸的系統(tǒng)有一個(gè)測量臺，在其上裝有光學(xué)系統(tǒng)、圖象傳感器、和微處理機(jī)等。通常采用線陣CCD即可，也可以使用面陣CCD。尺寸自動(dòng)檢測這是最簡單的尺寸測量方法，被工件遮擋的CCD位置是不感光的。如果工件尺寸比較大的話，可以在工件和CCD之間加裝成像鏡頭。通常，快速自動(dòng)檢測工件尺36信號的二值化處理在尺寸測量中，CCD傳感器光敏單元的輸出可以看成“0”、“1”信號，通過對輸出為“0”的信號進(jìn)行計(jì)數(shù),即可測出物體的寬度。這就是信號的二值化處理。實(shí)際應(yīng)用時(shí),物像邊緣交界處光強(qiáng)是連續(xù)變化的,而不是理想的階躍跳變,要解決這一問題可用兩種方法:比較整形法或者微分法。

信號的二值化處理在尺寸測量中，CCD傳感器光敏單元的37

比較整形法計(jì)數(shù)脈沖CCD低通濾波比較器計(jì)數(shù)顯示參考電平+－比較器輸出CCD輸出濾波輸出參考電平tt10n個(gè)脈沖在低電平期間對計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),從而得np。比較整形法計(jì)數(shù)脈沖CCD低通濾波比較器計(jì)數(shù)顯示參考電平+－38微分法低通濾波微分絕對值微分過零觸發(fā)二值化CCD信號濾波后CCD視頻信號AA，微分絕對值微分過零觸發(fā)二值化信號OOOOOOtttttt微分法波形圖微分法低通濾波微分絕對值微分過零觸發(fā)二值化CCD信號濾波后A39微小尺寸的檢測

He-Ne信號讀出信號處理時(shí)鐘發(fā)生控制器計(jì)數(shù)顯示器透鏡細(xì)絲線陣CCDL微小尺寸的檢測

He-Ne信號讀出信號處理時(shí)鐘發(fā)生控制器40θ0123XkSdL

遠(yuǎn)場條件L﹥﹥d2/λ

d=Kλ/Sinθθ0123XkSdL遠(yuǎn)場條件L﹥﹥d2/λ41S的測量方法

S=ns·pVnS的測量方法S=ns·pVn42小尺寸的檢測

小尺寸的檢測43超大尺寸檢測（或高精度工件檢測）

超大尺寸檢測（或高精度工件檢測）44缺陷自動(dòng)檢測當(dāng)光照物體時(shí)，使不透明物體的表面缺陷或透明物體內(nèi)缺陷（雜質(zhì)）與其材料背景相比有足夠的反差，只要缺陷面積大于兩個(gè)光敏元時(shí)，CCD圖像傳感器就能夠發(fā)現(xiàn)它們。它種檢測方法能適用于多情況：磁帶上是否有小孔；檢查透射光；檢查玻璃中的針孔、氣泡及夾雜物。缺陷自動(dòng)檢測當(dāng)光照物體時(shí)，使不透明物體的表面缺陷或透45鈔票檢查系統(tǒng)原理圖鈔票檢查系統(tǒng)原理圖46靜電復(fù)印機(jī)、圖像掃描儀、傳真機(jī)等大部分都采用線陣CCD作為掃描成像部件。近年常用固體圖像掃描組件CIS(ContactImageSensor)來實(shí)現(xiàn)，由CCD、光學(xué)系統(tǒng)和光源組成。線陣CCD在掃描復(fù)印技術(shù)中的應(yīng)用靜電復(fù)印機(jī)、圖像掃描儀、47利用準(zhǔn)直光源和具有成像物鏡的線陣CCD攝像頭可以構(gòu)成測量平板物體在垂直方向上的位置或者位移的測量裝置。平板位置檢測利用準(zhǔn)直光源和具有成像物48利用這種方法可以用來檢測某些板材的表面平整程度。板材表面平整那么CCD上的光斑位置恒定，一旦表面不平整，CCD上的光斑位置會變化。平板位置檢測利用這種方法可以用來檢測49平板位置檢測激光光源準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)成像物鏡線陣CCDCCD驅(qū)動(dòng)器AD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)超差報(bào)警打印輸出強(qiáng)度調(diào)整驅(qū)動(dòng)被測物體平板位置檢測激光光源準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)成像物鏡線陣CCDCCDAD50謝謝！謝謝！51第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件電荷耦合器件(CCD)電荷耦合器件(CCD)是典型的固體圖象傳感器，其主要功能是將其表面接收到的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｄ壳暗臄?shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、掃描儀、廣播電視、可視電話和無線電傳真中大多采用CCD作為圖像采集器件，是這些電子產(chǎn)品的核心。CCD的成像基本單位被叫做像素，當(dāng)它用于圖像采集時(shí)，通常與光學(xué)鏡頭配合使用，由光學(xué)鏡頭將圖像投影到CCD表面，再由CCD將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；當(dāng)它應(yīng)用在生產(chǎn)過程自動(dòng)檢測和控制等領(lǐng)域時(shí)，可以直接應(yīng)用而不配套鏡頭。它是1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室的W·S·Boyle和G·E·Smith發(fā)明的。第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件第五章電荷耦合器件電荷耦52電荷耦合器件(CCD)電荷耦合器件(CCD)是典型的固體圖象傳感器，其主要功能是將其表面接收到的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｄ壳暗臄?shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、掃描儀、廣播電視、可視電話和無線電傳真中大多采用CCD作為圖像采集器件，是這些電子產(chǎn)品的核心。CCD的成像基本單位被叫做像素，當(dāng)它用于圖像采集時(shí)，通常與光學(xué)鏡頭配合使用，由光學(xué)鏡頭將圖像投影到CCD表面，再由CCD將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；當(dāng)它應(yīng)用在生產(chǎn)過程自動(dòng)檢測和控制等領(lǐng)域時(shí)，可以直接應(yīng)用而不配套鏡頭。它是1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室的W·S·Boyle和G·E·Smith發(fā)明的。電荷耦合器件(CCD)電荷耦合器件(CCD)是典型的53WillardSterlingBoyle

Willard.SBoyle

威拉德．博伊爾1924年8月19日出生簡介:1924年出生於加拿大Amherst擁有加拿大和美國國籍。1950年從加拿大麥吉爾大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位

因CCD獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，70萬美金的獎(jiǎng)金。

電荷耦合器件(CCD)的發(fā)明者填空WillardSterlingBoyle電荷耦合器件(C54GeorgeElwoodSmithGeorgeElwoodSmith喬治史密斯1930年5月10日簡介:1930年出生于美國白原市（WhitePlains）美國國籍。1959年從芝加哥大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。因CCD獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，70萬美金的獎(jiǎng)金。電荷耦合器件(CCD)的發(fā)明者填空GeorgeElwoodSmithGeorgeElwo55CCD簡介

CCD供應(yīng)商Dalsae2vtechnologiesFairchildImagingHamamatsuPhotonicsCharacteristicsanduseofFFT-CCDKodakPanasonicSonyTexasInstrumentsToshibaCCD簡介CCD供應(yīng)商Dalsa56CCD原理簡介電荷耦合元件（CCD，Charge-coupledDevice）是一種集成電路，上有許多排列整齊的細(xì)小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，為了便于理解我們簡單將其比喻為電容，這些電容能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。這些小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用通俗的語言來說就是像素單元，用科學(xué)語言將叫做光敏元。CCD原理簡介電荷耦合元件（CCD，Charge-coupl57CCD原理簡介電荷耦合器件的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其他大多數(shù)元件是以電流或者電壓為信號。所以CCD的基本功能是電荷的存儲和電荷的轉(zhuǎn)移。它存儲由光或電激勵(lì)產(chǎn)生的信號電荷，當(dāng)對它施加特定時(shí)序的脈沖時(shí)，其存儲的信號電荷便能在CCD內(nèi)作定向傳輸。CCD工作過程的核心技術(shù)是信號電荷的產(chǎn)生，存儲，傳輸，和檢測。CCD的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)包含轉(zhuǎn)移電極結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)移溝道結(jié)構(gòu)、信號輸入結(jié)構(gòu)和信號檢測結(jié)構(gòu)。填空CCD原理簡介電荷耦合器件的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同58我們先來了解CCD的光敏元。它的基礎(chǔ)是金屬—氧化物—硅MOS電容器CCD的基本光敏元(電荷存儲)CCD的單元結(jié)構(gòu)①P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為空穴②加正電壓，電子做信號③P型溝道CCDMetalOxideSemiconductor把勢阱想成一個(gè)桶接地返回填空我們先來了解CCD的光敏元。CCD的基本光敏元(電荷存儲)C59CCD的基本光敏元(電荷存儲)CCD的基本光敏元(電荷存儲)60CCD的信號來源(光注入)當(dāng)光照射到CCD硅片上時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開，少數(shù)載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。光注入方式又可分為正面照射式與背面照射式。由于正面有光柵電極，會對光有遮擋，因此絕大多數(shù)都采用背面照射。想象為存貯在桶底上的流體信號電荷填空CCD的信號來源(光注入)當(dāng)光照射到CCD硅片上時(shí)，在柵極附61CCD的信號來源(電注入)所謂電注入就是CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對信號電壓或者電流進(jìn)行采樣，然后將信號電壓或電流轉(zhuǎn)換為信號電荷。電注入的方法很多，這里只介紹兩種常用的電流注入法和電壓注入法。目前已經(jīng)不再采用這種方法了，這種功能現(xiàn)在有獨(dú)立的器件A/D轉(zhuǎn)換器，即模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。CCD的信號來源(電注入)所謂電注入就是CCD通過輸入結(jié)構(gòu)對62CCD的勢阱光敏元之中的勢阱深度與兩方面的因素有關(guān)：柵極電壓和反型層電荷量。柵極電壓越大勢阱越深。反型層電荷越多，勢阱越淺。(可以認(rèn)為是反型層電荷抵消了一部分柵極電壓)CCD的勢阱光敏元之中的勢阱深度與兩方面的因素有關(guān)：柵極電壓63CCD的單元結(jié)構(gòu)①N型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子②加負(fù)電壓③N型溝道CCD半導(dǎo)體也可采用N型半導(dǎo)體，如下圖所示。很薄約1200A。接地CCD的單元結(jié)構(gòu)①N型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子半導(dǎo)體也64CCD的信號轉(zhuǎn)移

CCD圖象傳感器實(shí)際上是由由光敏元件陣列和電荷轉(zhuǎn)移器件集合而成，光敏元件也參與電荷轉(zhuǎn)移。一般來說每個(gè)光敏元有三個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)移電極1、2、3，所有電極彼此離得足夠近，以使硅表面的耗盡區(qū)和電荷的勢阱交疊，能夠耦合及電荷轉(zhuǎn)移。CCD的MOS結(jié)構(gòu)P型Si耗盡區(qū)電荷轉(zhuǎn)移方向Ф1Ф2Ф3輸出柵輸入柵輸入二極管輸出二極管SiO2CCD的信號轉(zhuǎn)移CCD的MO65

CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方式。CCD的重要特性之一是信號電荷在轉(zhuǎn)移過程中與時(shí)鐘脈沖沒有任何電容耦合，不會受到干擾。下面以三相控制方式為例說明控制電荷定向轉(zhuǎn)移的過程。電荷轉(zhuǎn)移過程t1t2t3t4t5t6t7簡答或論述CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方66

CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方式。下面以三相控制方式為例說明控制電荷定向轉(zhuǎn)移的過程。

第一時(shí)刻，即初始狀態(tài)時(shí)，第一電極外加高電平，其它電極外加低電平，此時(shí)只有第一電極下方具有深勢阱，信號電荷存儲于第一電極下方。第二時(shí)刻，第一電極和第二電極外加高電平，第三電極外加低電平，第二電極下產(chǎn)生深勢阱并與第一電極下的勢阱連通，信號電荷變?yōu)楣灿?。第三時(shí)刻，保持第二電極高電壓，第三電極低電壓，將第一電極轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，第一電極下的勢阱消失的過程中，信號電荷全部轉(zhuǎn)移到第二電極下的勢阱中，完成了一次完整的信號轉(zhuǎn)移過程。將第一電極、第二電極更換為任意兩個(gè)相鄰電極重復(fù)上述三步，都可完成電荷轉(zhuǎn)移。第三電極的存在確保了電荷的定向轉(zhuǎn)移。CCD中電荷轉(zhuǎn)移的控制方法，非常類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方67CCD也存在二相的電荷轉(zhuǎn)移方式，在這種方式中設(shè)計(jì)了不對稱的電極結(jié)構(gòu)，可以保證電荷轉(zhuǎn)移的定向性。CCD也存在二相的電荷轉(zhuǎn)移方式，在這種方式中設(shè)計(jì)了不對稱的68CCD的信號輸出(電荷的檢測)

目前CCD的輸出方式主要有電流輸出、浮置擴(kuò)散放大器輸出和浮置柵放大器輸出。

當(dāng)信號電荷在轉(zhuǎn)移脈沖的驅(qū)動(dòng)下向右轉(zhuǎn)移到末級電極（圖中CR2電極）下的勢阱中后，CR2電極上的電壓由高變低時(shí)，由于勢阱提高，信號電荷將進(jìn)入輸出柵（圖中N+區(qū)）。由UD+、電阻R、襯底p和N+區(qū)構(gòu)成的反向偏置二極管相當(dāng)于無限深的勢阱。1.電流輸出進(jìn)入到反向偏置的二極管中的電荷，將產(chǎn)生輸出電流ID，且ID的大小與注入到二極管中的信號電荷量成正比。電阻R是制作在CCD內(nèi)的電阻，阻值是常數(shù)。所以，輸出電流ID與注入到二極管中的電荷量成線性關(guān)系，且RD是復(fù)位信號，用來快速抽空信號電荷填空CCD的信號輸出(電荷的檢測)當(dāng)信號電荷在轉(zhuǎn)移脈沖69CCD的信號輸出(電荷的檢測)

在電流輸出中，輸出端是一個(gè)反向偏置的二極管，而這次，輸出端是一個(gè)三極管。在RG不導(dǎo)通的情況下，信號電荷與T2三極管的基極中的多數(shù)載流子復(fù)合，產(chǎn)生基極電流。T2將基極電流放大，從集電極發(fā)出，形成電流信號輸出。電阻R是調(diào)整信號強(qiáng)弱的分流電阻。2.浮置擴(kuò)散放大器輸出當(dāng)RG，也就是復(fù)位信號加上高電平以后，T1三極管基極和發(fā)射級正向偏置，這樣殘余的信號電荷被快速抽出，因此T1為復(fù)位三極管。CCD的信號輸出(電荷的檢測)在電流輸出中，70CCD的信號輸出(電荷的檢測)

浮置柵放大器輸出中，T2柵極不是直接與信號電荷的轉(zhuǎn)移溝道相連接，而是與溝道上面的浮置柵相連。當(dāng)信號電荷轉(zhuǎn)移到浮置柵下面的溝道時(shí)，在浮置柵上感應(yīng)出鏡像電荷，以此來控制T2的柵極電位，達(dá)到信號檢測與放大的目的。3.浮置柵放大器輸出CCD的信號輸出(電荷的檢測)浮置柵放大器輸71CCD圖像傳感器的改進(jìn)

最初的CCD傳感器中，感光單元和信號轉(zhuǎn)移單元是混雜的，感光單元也參與信號的轉(zhuǎn)移過程。這就造成一個(gè)問題，就是信號轉(zhuǎn)移過程中，感光單元被占用了，這段時(shí)間就浪費(fèi)了。要想連續(xù)拍兩幅圖像必須等第一幅圖像輸出以后才可以拍第二幅。后來人們把感光單元和信號轉(zhuǎn)移單元分離開來。將信號轉(zhuǎn)移單元稱為移位寄存器。這樣，只要將感光元件中的信號轉(zhuǎn)入移位寄存器，就可以立刻再次感光，同時(shí)移位寄存器輸出信號即可。使得相機(jī)的拍攝頻率大大增加。CCD圖像傳感器的改進(jìn)72CCD的常見時(shí)序圖

SH為行周期脈沖，當(dāng)SH高電平時(shí)，正值F1電極下均形成深勢阱，并通過SH勢阱與MOS電容存儲勢阱溝通，MOS電容中的信號電荷轉(zhuǎn)移到模擬移位寄存器的F1電極下的勢阱中。當(dāng)SH由高變低時(shí)，SH勢阱下的勢阱遍地將存儲柵下勢阱與F1電極下的勢阱隔離開。存儲柵進(jìn)入光積分狀態(tài)。模擬移位寄存器將在F1下的信號電荷經(jīng)輸出電路由U0電極輸出。FR為復(fù)位脈沖。SP為像元采樣脈沖。FC為有效像元起始信號。CCD的常見時(shí)序圖SH為行周期脈沖，當(dāng)SH高電平時(shí)，正73通常而言商用CCD芯片的結(jié)構(gòu)就像三明治一樣，第一層是『微型鏡頭』，第二層是『分色濾色片』以及第三層『感光匯流層』。第一層：『微型鏡頭』是由SONY領(lǐng)先發(fā)展出來的技術(shù)。

為了有效提升CCD的總像素，又要確保CCD芯片不會過大，以適應(yīng)數(shù)碼產(chǎn)品的微型化，只能縮小每個(gè)像素的尺寸。單一像素尺寸小了，受光面積就小，成像差。

為改善這個(gè)問題，SONY率先在每一光敏元上裝置微小鏡片。這個(gè)設(shè)計(jì)就像是幫CCD掛上眼鏡一樣，感光面積大為提升。如此一來，可以同時(shí)兼顧像素?cái)?shù)量的提高，又保證了圖像質(zhì)量。商用CCD芯片的基本結(jié)構(gòu)填空通常而言商用CCD芯片的結(jié)構(gòu)就像三明治一樣，第一層是『微型74第二層：『分色濾色片』，這個(gè)部份的作用主要是幫助CCD具備色彩辨識的能力。

回到源頭，CCD本身僅是光強(qiáng)感應(yīng)器，對不同波長的光的感應(yīng)是一樣的，無法區(qū)分。分色濾色片，僅能夠透過特定波長的光，借此，CCD可以分開感應(yīng)不同光線的『成分』，從而在最后影響處理器還原回原始色彩。

CCD有曾有過兩種分色方式：一是RGB原色分色法，另一種是CMYG補(bǔ)色分色法，2003年后由于影像處理引擎的技術(shù)和效率的進(jìn)步，目前市場上超過80％都是原色CCD。

商用CCD芯片的基本結(jié)構(gòu)第二層：『分色濾色片』，這個(gè)部份的作用主要是幫助CCD具75第三層：『感光匯流片』，這層主要是負(fù)責(zé)將穿透濾色層的光轉(zhuǎn)換成電子信號，并將信號傳送到影像處理晶片，將影像還原。

商用CCD芯片的基本結(jié)構(gòu)

主要的CCD設(shè)計(jì)大致上分成幾個(gè)區(qū)塊:1.藍(lán)色被稱為像素Pixel的感光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，主要是應(yīng)用于光線感應(yīng)部分。2.棕色區(qū)塊就是電荷存儲區(qū)，用于收集藍(lán)色區(qū)產(chǎn)生的電荷。3.在藍(lán)色和棕色區(qū)之間被用作電子快門，叫做Gate區(qū)，控制電荷的轉(zhuǎn)移。4.黃色區(qū)塊是電荷通路，用來傳導(dǎo)電荷之用。第三層：『感光匯流片』，這層主要是負(fù)責(zé)將穿透濾色層的光轉(zhuǎn)換76CCD圖像傳感器的分類方式主要有兩種。依據(jù)其像素排列方式的不同，可以分為線陣CCD和面陣CCD兩種：線陣CCD中，像素排成一列，類似于數(shù)學(xué)中的一維矩陣的形態(tài)，只能采集一個(gè)窄條上的圖像，目前掃描儀中用的就是線陣CCD。面陣CCD中，像素排成一個(gè)二維方陣，類似于數(shù)學(xué)中[m,n]的形態(tài)，可以直接得到二維圖像，是目前數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)中最常用的感光元件。依據(jù)其敏感光波長不同也可以分為可見光CCD、近紅外CCD，熱感CCD(遠(yuǎn)紅外)等。CCD傳感器的分類填空CCD圖像傳感器的分類方式主要有兩種。CCD傳感器的分類填空771．線陣CCD圖像傳感器

線陣CCD圖像傳感器由一列光敏元件與一列CCD并行且對應(yīng)的構(gòu)成一個(gè)主體，在它們之間設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)移控制柵，這種結(jié)構(gòu)叫做單溝道線陣CCD。

目前，實(shí)用的線陣CCD圖像傳感器為雙行結(jié)構(gòu)，叫做雙溝道線陣CCD。單、雙數(shù)光敏元件中的信號電荷分別轉(zhuǎn)移到上、下方的移位寄存器中，然后在輸出端交替合并輸出，得到最終的信號。1．線陣CCD圖像傳感器目前，實(shí)用的線陣CCD圖像781．線型CCD圖像傳感器

1．線型CCD圖像傳感器793．面陣CCD圖像傳感器

面陣CCD圖像傳感器由感光區(qū)、信號存儲區(qū)和輸出轉(zhuǎn)移部分組成。目前存在幾種典型結(jié)構(gòu)形式，如圖所示。3．面陣CCD圖像傳感器面陣CCD圖像傳感器由感光80CCD本身對顏色或者說對不同波長的光是沒有區(qū)別的，都同樣的感光，只是感光的效率不同。前面我們講過CCD芯片上面可以加裝分色濾光片，使得同樣的CCD對不同顏色的光感光。可以利用三原色的原理，在同一像素位置放置三個(gè)像素單元，各自對不同的顏色感光，通過不同強(qiáng)度色彩的疊加實(shí)現(xiàn)彩色圖像的收集。

CCD的顏色與圖像格式CCD本身對顏色或者說對不同波長的光是沒有區(qū)別的，都同樣的感813CCD彩色數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造3CCD彩色數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造82有一種圖像格式與CCD實(shí)現(xiàn)彩色圖像收集非常匹配，因?yàn)樗请S著彩色CCD而出現(xiàn)的。這種圖像叫做BMP(Bitmap)圖像。中文叫做位圖。它采用位映射存儲格式，每一個(gè)像素由三個(gè)色彩數(shù)據(jù)組成，一般采用紅、綠、藍(lán)作為三原色，每個(gè)色彩數(shù)據(jù)代表對應(yīng)原色的強(qiáng)弱，最終合成出該像素的顏色。BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit、8bit及24bit，指的是每個(gè)原色的強(qiáng)度可以被幾位二進(jìn)制數(shù)據(jù)來表述。除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，因此，BMP文件所占用的空間很大。

BMP文件存儲數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。文件組成：文件頭—數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—調(diào)色板—位圖數(shù)據(jù)。CCD的顏色與圖像格式填空有一種圖像格式與CCD實(shí)現(xiàn)彩色圖像收集非常匹配，因?yàn)樗请S著83近年來另一種圖像感器——互補(bǔ)金屬氧化物場效應(yīng)管CMOS光電傳感器也已在電腦、筆記本電腦、掌上電腦、視頻電話、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)、監(jiān)視器、車載電話、指紋認(rèn)證等圖像輸入領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。CMOS型CCD和普通MOS型CCD使用相同的感光元件，具有相同的靈敏度和光譜特性，但光電轉(zhuǎn)換后的信息讀取方式不同。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流或電壓信號，信號讀取十分簡單。因此常常被用在便攜式設(shè)備中。ComplementMetalOxideSemiconductor互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體近年來另一種圖像感器——互補(bǔ)金屬氧化物場效應(yīng)84CCDvsCMOS高質(zhì)量低噪聲圖像對光的敏感度和準(zhǔn)確度更好耗電量大專用配件和生產(chǎn)線技術(shù)較先進(jìn)，發(fā)展更成熟易受噪聲影響感光度稍差

耗電量小(1%)易于生產(chǎn)便宜CCDvsCMOS高質(zhì)量低噪聲圖像852、CCD應(yīng)用舉例CCD圖像感器用于非電量測量，是以光為媒介的光電轉(zhuǎn)換，是以非接觸方式進(jìn)行測量，因此可以實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)地點(diǎn)或人、機(jī)械不可到達(dá)場所