ccd传感器工作原理

传感器

274人已加入

描述

  电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。

ccd传感器工作原理

  CCD传感器是一种新型光电转换器件,它能存储由光产生的信号电荷。当对它施加特定时序的脉冲时,其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。它具有光电转换、信息存贮和延时等功能,而且集成度高、功耗小,已经在摄像、信号处理和存贮3大领域中得到广泛的应用,尤其是在图像传感器应用方面取得令人瞩目的发展。

 

  当光照射到CCD硅片上时,在栅极附近的半导体体内产生电子-空穴对,其多数载流子被栅极电压排开,少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷。当向SiO2表面的电极加正偏压时,P型硅衬底中形成耗尽区(势阱),耗尽区的深度随正偏压升高而加大。其中的少数载流子(电子)被吸收到最高正偏压电极下的区域内,形成电荷包(势阱)电荷转移的控制方法,类似于步进电极的步进控制方式。也有二相、三相等控制方式之分。下面以三相控制方式为例说明控制电荷定向转移的过程。

 

  三相控制是每一排像素上有三个金属电极P1,P2,P3,依次施加三个相位不同的脉冲,使得每排电极下电荷包向一侧移动。

传感器

  随着控制脉冲的分配,电荷包从一侧转移到最终端,由输出二极管收集后送给放大器处理,实现电荷移动。当各排电荷全部移出感应区即扫描完成一幅画面,这些电荷最终以二进制的形式存储或修改。

  以上是从微观方面介绍了CCD图像传感器中核心原件感官电路的原理,在宏观方面按照结构又可分为两类:CCD线列图像传感器和CCD面阵图像传感器,它们在结构方面的差异导致了用途的不同,但原理一样,都是利用了CCD的光电转换和电荷转移的双重功能制成, 线阵CCD:用一排像素扫描过图片,做三次曝光——分别对应于红、绿、蓝 三色滤镜,正如名称所表示的,线性传感器是捕捉一维图像。而CCD面阵图像传感器有呈二维矩阵排列的感光单元——感光区、信号存储区和输出转移部分组成,根据传输和读出的结构方式不同又分为:行传输、帧传输、行间传输等。

传感器

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分