CCD工作原理教程(V1.2).ppt

图像传感器原理介绍（CCD和CMOS介绍） Ver. 1.2 2006.03.02 Prepared By Kency Zeng 基础篇 Image Sensor的分类 Image Sensor的分类有两种： 1.CCD图像传感器 2.CMOS图像传感器 CCD图像传感器简介 ＣＣＤ（Charge Coupled Device ，感光耦合组件简称） CCD IMAGE SENSOR外形 CCD通用外形 为摄像系统中可记录光线变化的半导体，通常市面所见外形如下图，通常以百万像素〈megapixel〉 为单位。 CCD发展史 1969年，由美国的贝尔研究室所开发出来的。同年，日本的SONY公司也开始研究CCD。 1973年1月，SONY中研所发表第一个以96个图素并以线性感知的二次元影像传感器〝8H*8V (64图素) FT方式三相CCD〞。 1974年6月，彩色影像用的FT方式32H*64V CCD研究成功了。 1976年8月，完成实验室第一支摄影机的开发。 1980年，SONY 发表全世界第一个商品化的CCD摄影机 (编号XC-1) 。 1981年，发表了28万个图素的 CCD (电子式稳定摄影机MABIKA)。 1983年，19万个图素的IT方式CCD量产成功。 1984年，发表了低污点高分辨率的CCD。 1987年，1/2 inch 25万图素的 CCD，在市面上销售。 同年，发表2/3 inch 38万图素的CCD，且在市面上销售。 1990年7月，诞生了全世界第一台 V8。 CCD的分类 从信号传输方式上分：全帧传输CCD、隔行传输CCD两种； 从滤镜类型来分：原色CCD和补色CCD； 从感光单元形状和排列方式来分：普通CCD和 超级CCD CCD生产厂家 目前有能力生产 CCD 的公司分别为：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和Sharp，泰半是日本厂商。 CMOS图像传感器简介 ＣＭＯＳ 英文全名 Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体 CMOS Image Sensor外形 CMOS发展史 1989年，CMOS图像传感开始研制出来。 1990年，CMOS专用的DSP研发成功 2002年，CMOS的C3D（ＣＭＯＳ Ｃｏｌｏｒ Ｃａｐｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）技术应用 CCD画素多寡与尺寸大小没有绝对关系 CCD外形尺寸规格 传统 4：3 的规格走向 16：9 /16：10 更宽广的界线。然而，大多数 DSC 消费型数字相机的 CCD 长宽比，依然沿袭 1950 年代电视规格标准刚制订时 4：3的标准（3：2主要仍为 DSLR 数字单眼机身所采用，另中片幅、专业数字机背享有1：1之正方形特殊规格）。主要是这方面设计变更不仅会影响成本，也会牵动至后续相机与镜头的设计。 CCD外形尺寸信息 原理篇 CCD类型 因应不同种类的工作需求，业界发展出四种不同类型的 CCD ： Linear 线性、 Interline扫瞄、 全景 Full-Frame Frame-Transfer 全传 CCD分辨率 指的就是ＣＣＤ中有多少像素，也就是指这台数字相机的ＣＣＤ上有多少感光组件。 CCD的组成结构 CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。 CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。 黑白CCD的组成结构图 彩色CCD的组成结构分图 CCD 的三层结构：上：增光镜片、中：色块网格 下：感应线路 由微型镜头、马赛克分色网格，及垫于最底层的电子线路矩阵所组成 彩色CCD运行图 彩色CCD运行图说明 是1980年初，由SONY领先发展出来的技术。 这是为了有效提升CCD 的总画素，又要确保单一画素持续缩小以维持CCD的标准体积。因此，必须扩展单一画素的受光面积。但利用提高开口率来增加受光面积，反而使画质变差。所以，开口率只能提升到一定的极限，否则CCD将成为劣品。为改善这个问题 SONY率先在每一感光二极管上（单一画素）装置微小镜片。这个设计就像是帮CCD挂上眼镜一样，感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。如此一来，可以同时兼顾单一画素的大小，又可在规格上提高了开口率，使感光度大幅提升。 彩色CCD混色（RGB色）原理 彩色CCD的原色原