(光电成像与显示技术）固体成像器件原理及应用-4.pdf

第四讲：固体成像器件成像原理及应用 第四讲：固体成像器件成像原理及应用 概述 概述 CCD 的物理基础与工作原理 CCD 的物理基础与工作原理 CCD 的结构与特性 CCD 的结构与特性 CCD成像原理与应用 CCD成像原理与应用 CMOS成像器件及其结构 CMOS成像器件及其结构 对CCD和CMOS特点比较 对CCD和CMOS特点比较 2015-5-21 2015-5-21 技术概 述 2015-5-21 2015-5-21 电荷耦合器件(charge—Coupled Devices) 简称 CCD，是1970年由美国贝尔实验室首 先研制出来的新型固体器件。作为MOS技术 的延伸而产生的一种半导体器件。 Fig.1贝尔实验室George Smith和 Willard Boyle发明了CCD原型 Fig.2 现代CCD芯片外观 2015-5-21 2015-5-21 CCD作为一种多功能器件，有三大应用领域 摄像 信号处理 存贮 特别是在摄像领域，作为二维传感器 件， CCD与真空摄像器件相比，具有无灼 伤，无滞后，体积小，低功耗、低价格、 长寿命等优点。 2015-5-21 2015-5-21 广播级电视摄像机中，CCD摄像机可与真 空器件摄像机“平分秋色” 。而在闭路电视、 家庭用摄像方面，CCD摄像机则呈现出“一 统天下” 的趋势。 在工业、军事和科学研究等领域中的应 用，如方位测量、遥感遥测、图像制导， 图像识别等方面更呈现出其高分辫力，高 准确度，高可靠性等突出优点。 2015-5-21 2015-5-21 《技术市场》杂志：世界上已把 CCD列为未来10年可能增益100 倍的高技术产品. 由于CCD摄像机所具有的各种突出优点，所以从 发明至今仅40多年其发展速度惊人。近10年来，CCD 摄像机的应用已深入到各个领域，可以说是跨行业、 跨专业多方面应用的一种光电产品。它的用量以每年 20%的速度递增。 2015-5-21 2015-5-21 CCD摄像机应用领域在不断的扩展，应用技 术的深化又促进CCD摄像机的多样化产品的 生产。其中有： （1）Camcorder摄录一体化CCD摄像机。 （2）TV phone 2015-5-21 2015-5-21 （3）PC camera：21世纪初，随着电脑网络系统 的发展，PC Camera作为电脑前端和图像输入系 统，CCD摄像机深入到各种电脑应用的方方面 面，并很快进入家庭。借助电脑网络，实现音、 视频同步远程通讯。 （4 ）Door phone：民用住宅的安全防范已提到 日程上来，许多住宅可在室内及时地看到来访客 人的实时图像和室外局部区域的情况，也为防范 作案起到有效的监控作用。 2015-5-21 2015-5-21 （5 ）Scanner ：为了提高各种资料、文字 的输入速度，可采用各种扫描仪读取资 料，可将读入的文字资料转换成文件存入 计算机。 （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。 2015-5-21 2015-5-21 （7 ）Medical：医用显微内窥镜利用超小型 的CCD摄像机，可以实现人体显微手术，同 时还可进行实时远程会诊和现场教学。 （8 ）Vehicle Camera ：在各种车辆中加装 CCD摄像机可以使驾驶人员借助车内CCD摄 像机、车上的后视镜系统和驾驶员前面的 显示器，不仅可随时看到车内的情况，而 且可在倒车时观察后面的道路情况