ccd检测原理,CCD检测原理PPT

CCD左右寻边原理是指通过CCD摄像设备将拍摄的物体转换成图像信号，然后送入专门的图像处理系统，根据像素分布、亮度、颜色等信息转换成数字信号,RGB是三原色分离方法,RGB是三原色分离方法,所以CCD工作过程中的主要问题是信号电荷的产生、存储和传输以及检测,下面将从这几个方面来论述CCD器件的基本工作原理,但操作原理与MOS晶体管不同。

CCD操作原理一个完整的CCD器件由一个光敏单元传输门移位寄存器和一些辅助输入输出电路组成。CCD工作时，光敏单元在设定的积分时间内对光信号进行采样。将光的强度转换成每个感光单元的电荷。采样后，每个光敏单元的电荷从传输门传输到移位寄存器的相应单元。在驱动时钟的作用下，移位寄存器将信号电荷依次转移到输出端。当输出信号连接到示波器图像显示器或其他信号存储和处理设备时，信号可以被再现或存储。由于CCD光敏单元可以做得很小，因此，它的图像分辨率很高。CCD的MOS结构和存储电荷的基本单元原理CCD都是MOS电容。这个电容可以存储电荷，其结构如图1所示。以P型硅为例，在P型硅衬底表面氧化形成一层SiO2，然后在SiO2上沉积一层金属，P型硅中的载流子大部分是带正电荷的空穴。少数载流子是带负电荷的电子。当对金属电极施加正电压时，电场可以通过SiO _ 2绝缘层排斥或吸引这些载流子。因此，带正电荷的空穴被排斥离开电极，而剩余的带负电荷的少数载流子形成靠近SiO _ 2层的负电荷耗尽层。电子一旦进入，由于电场的作用不能回来，所以也叫电子势阱。

CCD上的感光元件表面具有储存电荷的能力，排列成矩阵状。当它的表面感受到光线时，会将电荷反射到元器件上，整个CCD上所有感光元件产生的信号就构成了一幅完整的画面。如果分解CCD，会发现CCD的结构是三层，第一层是微透镜，第二层是二向色滤光片，第三层是感光层。我们知道，数码相机成像的关键在于它的感光层。为了扩大CCD的点亮率，必须扩大单个像素的受光面积。

这层微透镜相当于在感光层前面加了一副眼镜。所以感光面积不再由传感器的开口面积决定，而是由微透镜的表面积决定。第二层是分色滤光片，CCD的第二层是分色滤光片。目前分色方法有两种，一种是RGB原色分色，一种是CMYK补色分色。这两种方法各有利弊。首先，我们来了解两种分色方法的概念。RGB是三原色分离方法。人类眼镜能识别的颜色几乎都可以由红、绿、蓝组成，RGB的三个字母分别是红、绿、蓝，说明RGB分色法是通过调节这三个通道的颜色形成的。

CCD由一系列紧密排列的MOS电容组成。其突出特点是以电荷为信号，实现电荷存储和电荷转移。所以CCD工作过程中的主要问题是信号电荷的产生、存储和传输以及检测。下面将从这几个方面来论述CCD器件的基本工作原理。1MOS电容CCD是一种固态检测器件，由多个光敏像素组成，每个光敏像素为MOS金属氧化物半导体电容。但操作原理与MOS晶体管不同。

电荷耦合器件CCD通常基于P型硅。在这种P型硅衬底中，大多数载流子是空穴，少数载流子是电子。在栅极电压VG施加到电极之前，空穴的分布是均匀的。当正栅极电压VG施加到衬底时，电极下的空穴被排斥，导致耗尽层。当栅极电压继续增加时，耗尽层将进一步延伸到半导体中。这个耗尽层是一个带负电的电子势能特别低的区域，所以也叫势阱。在耗尽状态下，耗尽区中电子和空穴的浓度与受主浓度相比可以忽略不计，但是如果正栅极电压VG进一步增加，界面处的电子浓度将随表面电势呈指数增加，并且表面电势将随耗尽层的宽度呈指数增加。

CCD的工作原理CCD由排列整齐在硅片上的光电二极管单元组成，它们排列成一个长方形正方形图6-1，其中每个光敏单元称为一个像素。当光照射到硅片上的正方形时，每个像素中的原子在具有一定能量的光子的作用下从原子中逃逸出来，形成一对自由电子和丢失电子。投射在感光单元上的光越强，产生的电子和空穴就越多。在硅片上，这些电子可以从空穴中分离出来并被收集，电子-空穴对的分离和收集可以用半导体中的势阱来完成，就像用水桶收集雨水一样。

CCD上的感光元件表面具有储存电荷的能力，排列成矩阵状。当它的表面感受到光线时，会将电荷反射到元器件上，整个CCD上所有感光元件产生的信号就构成了一幅完整的画面。如果分解CCD，会发现CCD的结构是三层，第一层是微透镜，第二层是二向色滤光片，第三层是感光层。我们知道，数码相机成像的关键在于它的感光层。为了扩大CCD的点亮率，必须扩大单个像素的受光面积。

这层微透镜相当于在感光层前面加了一副眼镜。所以感光面积不再由传感器的开口面积决定，而是由微透镜的表面积决定。第二层是分色滤光片，CCD的第二层是分色滤光片。目前分色方法有两种，一种是RGB原色分色，一种是CMYK补色分色。这两种方法各有利弊。首先，我们来了解两种分色方法的概念。RGB是三原色分离方法。人类眼镜能识别的颜色几乎都可以由红、绿、蓝组成，RGB的三个字母分别是红、绿、蓝，说明RGB分色法是通过调节这三个通道的颜色形成的。

用相机拍摄场景时，场景反射的光线通过相机的镜头传输到CCD。当CCD曝光时，光电二极管受光激发释放电荷，产生光敏元件的电信号。CCD控制芯片利用光敏元件中的控制信号电路控制光电二极管产生的电流，由电流传输电路输出。CCD将采集一次成像产生的电信号，并输出到放大器。放大滤波后的电信号送到A/D，A/D将电信号转换成模拟信号和数字信号，数值与电信号的强弱即电压成正比。

CCD广泛应用于数码摄影、天文学，尤其是光学遥测、光学和光谱望远镜以及高速摄影技术。CCD设备用机器代替人眼进行测量和判断，CCD左右寻边原理是指通过CCD摄像设备将拍摄的物体转换成图像信号，然后送入专门的图像处理系统，根据像素分布、亮度、颜色等信息转换成数字信号。图像系统对这些信号进行各种运算，提取目标的面积、数量、位置、长度等特征，然后根据预设的允许范围和其他条件，包括大小、角度、数量、表面等，判断是否合格。