新型传感器c第三章电荷耦合器件-精选课件(设计).ppt

图像传感技术给汽车装上眼睛 （1） 目前的汽车系统都是通过超声波传感器来计算距离的，比如可以在司机倒车的时候对障碍物进行报警。因为雷达和激光雷达传感器成本高昂，所以，成本较低的相机传感器就更为了众商家积极研究和开发的领域。能够探视车的前方，跟定车道线，探视四周并识别限速标志，图像传感技术在汽车上的应用。 汽车四周： 1.后视相机。 2.转向辅助功能：当转向灯亮的时候，位于侧镜周围的图像识别器就能够自动扫描到周围的车辆。如果检测到其他车辆的存在，图像识别器就会发出报警。 3.夜间识别：汽车的前灯大概能够照亮汽车前方100米左右的距离。使用先进的红外线技术后，图像识别器能够识别更远的具体物体。 汽车内部： 1. 乘客识别：通过汽车内部的图像识别器和体重识别器，2. 安全警示：图像识别器可以根据驾驶员的头部动作、眨眼睛频率等来分辨司机的疲劳程度。警示。 3. 智能气囊：可以通过座位上乘客的身材来判定是否打开气囊甚至控制气囊打开的程度，虽然，从目前来看，图像传感技术还只是在某些奢侈汽车上得以应用，但是我们期待着该技术能够早日普及，惠及普通百姓。 链 接:CMOS图像传感器的优势 1.成本低廉且易被集成 不同于CCD传感器，CMOS图像传感器基本可以在任何生产芯片的工厂生产。2.耗电量小，电池寿命长 积极像素传感器的耗电量很小，对于依赖电源的便捷式外设来讲，是非常具有优势的。 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