06-典型线阵CCD图像传感器.ppt

教学进度 第六讲 典型线阵CCD图像传感器 不同的线阵CCD具有不同的特点，适用于不同的应用场合。 本章从应用的角度介绍几种典型线阵CCD的基本结构、特性参数、驱动方式和应用特点。 第六讲 典型线阵CCD图像传感器 典型单沟道线阵CCD-TCD1209D 典型双沟道线阵CCD-TCD1206SUP 具有积分时间调整功能的线阵CCD-TCD1205D 并行输出的线阵CCD 用于光谱探测的高性能线阵CCD 彩色线阵CCD 环形线阵CCD 1 、TCD1209D的基本结构 2 、TCD1209D的基本工作原理 TCD1209D的驱动脉冲波形图（掌握） TCD1209D的驱动脉冲波形图（说明书截图） TCD1209D五路驱动脉冲组成及作用： ①转移脉冲SH（沟通/阻隔 PD 和 CCD；控制光积分时间） ②驱动脉冲CR1 （配合CR2把信号电荷从CCD右向左移动） ③驱动脉冲CR2（其中CR2B代表CCD移位寄存器的最后一个电极） ④复位脉冲RS（清除上一次未来得及转移走留在输出二极管中的电荷） ⑤缓冲控制脉冲CP（过滤掉输出信号的尖脉冲噪声） 驱动电路的设计思路： 1）各脉冲的周期关系及占空比分析； 2）确定脉冲之间的逻辑及时序关系； 基于VHDL和CPLD的驱动电路设计（推荐） EPROM驱动方法 单片机驱动方法 基于DSP的驱动方法 4 、TCD1209D的特性参数 4） 其他参数： 5 ）TCD1209D的外形尺寸 二、典型双沟道线阵CCD器件——TCD1206SUP 目前最具有典型性的双沟道器件为TCD1206SUP，该器件广泛应用于物体外形尺寸的非接触自动测量领域，是一种较为理想的一维光电探测器件。 2、 TCD1206SUP的工作原理 TCD1206SUP与1209D的不同点： OS端总共输出2236个信号，由于两列并行传输。所以一个SH周期至少要有2236/2=1118个 驱动脉冲CR1的周期 补偿信号DOS反映了CCD的暗电流特性，也反映了CCD在复位脉冲作用下信号传输沟道产生的容性干扰。 OS信号含有经光积分的有效光电信号，也含有被复位脉冲RS作用下信号传输沟道产生的容性干扰。因此可以利用差分放大器将DOS，OS信号之间的共模干扰抑制掉。经过放大与抑制共模干扰作用后，脉冲波形图见下页 引入了两个同步脉冲HC及SP——HC周期和SH相同, 占空比不同 HC上升沿对应CCD第一个有效像素单元S1的有效期间，以它为行同步脉冲更合理。 SP与像敏单元同步的采样脉冲，常用做采样控制信号。 3、 TCDl206SUP的驱动电路 4）温度特性 ——变化不明显 归功于差分放大器抑制共模干扰 5 、TCD1206SUP的特性参数 1、TCD1205D的基本结构 2、TCD1205D的基本工作原理 ——方案一 2、TCD1205D的基本工作原理 ——改变积分时间方案二 3、TCD1205D的特性参数 四、并行输出的线阵CCD 2、分段式多路并行输出的高速线阵CCD 并行输出的信号如何组合？ 奇数和偶数输出信号的相位差为180度，因此可利用高速模拟开关将奇偶两输出信号组合，再送到A/D转换器的输入。 16路并行输出信号的A/D数据采集需要8个A/D转换器件和相应的存储器。 五、 用于光谱探测的高性能线阵CCD-RL1024SB 1、RL1024SB的基本工作原理 3、RL1024SB的特性参数 （2） 输出信号电荷与曝光量的 线性关系 六、彩色线阵CCD 1、TCD2000P——单行串行形式 单沟道 两相驱动 480个有效PD组成像敏区 单元尺寸：长11*高33*11 3个单元一组，每一组依次采用G、B、R滤色片 TCD2000P的原理结构图 像敏区的结构和单色TCD1209D的类似，只不过每个PD前增加了滤色片 芯片内部集成了脉冲发生器，简化了外围电路的设计 提供了采样、保持电路 TCD2000P的波形图 缺点：PD对不同颜色的响应不同，同样照度下输出信号幅度不同 优点：结构简单，信号输出快 应用范围：对分辨率要求不高，且要求快速检索颜色的情况 TCD2000P的特性参数 灵敏度：绿光最灵敏，是其他的2倍； PRNU：一致性偏差； TCD2558D的原理结构图 TCD2558D的驱动脉冲及输出信号波形 TCD2558D的特性参数 TCD2558D的光谱响应 曲线取决于：各自的滤色片和CCD对各种光谱的响应； 红光部分对红外光谱有一定的响应，应用时需注意； 3、TCD2901D器件——各列类似TCD1206SUP 七、环形线阵CCD 本讲小结（重点考核内容） TCD1209D、TCD1206SUP 原理结构（掌握） 驱动波形（时序要求）（掌