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CCD是什么?CCD圖像傳感器又是什么?

2013-12-16 admin1

2009年諾貝爾物理學獎授予了美國科學家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯,因為他們開啟了CCD圖像傳感器的大門,徹底革新了傳統(tǒng)的攝影技術,給數(shù)碼照相機安裝了電子眼,讓我們從此告別膠片成像的時代,進入了另一番五彩繽紛的世界。

CCD是什么?CCD圖像傳感器又是什么?

那么何謂CCD,它又是怎樣實現(xiàn)圖像傳感功能的呢?CCD即電荷藕合器(Charge Coupled Device),它是一種大規(guī)模金屬氧化物半導體(MOS)集成電路光電器件,其基本單元是MOS光敏元。成千上萬個MOS光敏元相互獨立的分布在半導體硅片上,每一個MOS光敏元構(gòu)成一個像素。當光照射在硅片上時,在光子的作用下,半導體硅產(chǎn)生電子-空穴對,光生電子就被附近的勢阱所吸收,而空穴被排斥出耗盡區(qū)。由于勢阱內(nèi)所吸收的光生電子數(shù)量與入射到該勢阱附近的光強成正比,因此,當明暗起伏的光線照射在這些光敏元上時,光敏元就將光強的空間分布轉(zhuǎn)換為與光強成正比的、大小不等的電荷包的空間分布,即感生出一幅與光照強度相對應的“光生電荷圖像”。由于CCD電荷耦合器件直接產(chǎn)生的是電荷信號而不是電壓、電流信號,因此還需要利用移位寄存器將光生電荷圖像轉(zhuǎn)移出來,在輸出電路的作用下,生成幅度與光生電荷包成正比的電脈沖序列,從而將照射在CCD上的光學圖像轉(zhuǎn)換為電信號圖像,實現(xiàn)了CCD圖像傳感的功能。

CCD圖像傳感器又是什么?

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同,CCD圖像傳感器可以分為單溝道CCD、雙溝道CCD、幀轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)CCD、行間轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)CCD等;根據(jù)光敏元件排列形式的不同,CCD圖像傳感器又可以分為線型CCD和面型CCD兩種。其中,線型CCD圖像傳感器主要用于測試、傳真和光學文字識別技術等方面。面型CCD圖像傳感器主要用于圖像的傳感,如固體攝像器件、圖像存儲和圖像處理等。


與其他攝像器件相比CCD不僅具有壽命長、集成度高、體積小、重量輕、靈敏度和分辨率高等特點,也具有功耗小、光譜響應范圍寬、工作電壓低、抗震性和抗沖擊性好等優(yōu)勢,因此其應用前景十分廣闊。而且,CCD圖像傳感器在傳真通訊系統(tǒng)、光學字符識別、零件尺寸的自動測量、醫(yī)學標本分析與檢測、交通監(jiān)控等民用領域及空間遙感遙測、水下掃描攝像、圖像跟蹤制導等軍事領域中也都發(fā)揮著重要作用。


CCD圖像傳感器自1969年問世以來,發(fā)展十分迅速,制造技術已經(jīng)成熟并已實現(xiàn)了商品化,器件從初期的10多萬像素已經(jīng)發(fā)展至目前的幾百萬甚至上千萬像素。特別是在以數(shù)字信息發(fā)展為主題的今天,科技的發(fā)展帶動人民生活水平的提高,基于CCD圖像傳感器的數(shù)碼相機、攝像機等產(chǎn)品也越來越受人們的歡迎,相信在不久的將來CCD圖像傳感器又將帶給我們一個別樣的人生。


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