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ccd圖像傳感器應用：ccd圖像傳感器應用舉例

　　CCD圖像傳感器應用
　　CCD圖像傳感器除了大規模應用于數碼相機外，還廣泛應用于攝像機、掃描儀，以及工業領域等。此外，在醫學中為診斷疾病或進行顯微手術等而對人體內部進行的拍攝中，也大量應用了CCD圖像傳感器及相關設備。
　　CCD是數碼相機的電子眼，它革新了攝影術，光可以被電子化地記錄下來，取代了膠片。這一數字形式極大地方便了對圖像的處理和發送，”諾貝爾獎評選委員會稱贊說，“無論是我們大海中深邃之地，還是宇宙中的遙遠之處，它都能給我們帶來水晶般清晰的影像。”

　　CCD圖像傳感器在案例中技術的詳細應用
　　圖像傳感器是利用光傳感器的光電轉換功能，將其感光面上的光信號圖像轉換為與之成比例關系的電信號圖像的一種功能器件。攝像機、數碼相機、彩信手機上廣泛使用的是固態圖像傳感器，分為CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。固態圖像傳感器是在單晶硅襯底上布設若干個光敏單元與移位寄存器、集成制造的功能化的光電轉換器件，其中光敏單元也稱為像素，我們常說的分辨率是單位面積上的像素，此運作模式與光電開關傳感器相比是無法替代的。
　　電荷耦合器件圖像傳感器CCD是用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，再通過模/數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存，因而可以輕易舉地把數據傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手估，想象來修改圖像。
　　CCD電荷耦合器件在P型SI襯底上覆蓋一層SIO2，然后在SIO2薄層上沉積金屬或摻雜多晶硅形成電極，稱為柵極，再加上兩端的輸入及輸出二極管就構成了CCD電荷耦合器件芯片。
　　當入射光作用在P型SI襯底上時，載流子電子得到入的能量后，在柵極加上脈沖信號。

　　CCD圖像傳感器市場
　　CCD圖像傳感器已成為攝錄一體機、打印機、傳真機、攝像機、數碼相機、掃描儀、數字攝像機和多媒體系統的核心部件。
　　在世界已進入信息時代的今天，以數字化、計算機、通訊、電視和多媒體為主要特征的信息革命正在興起。作為視覺傳感器的CCD攝像器件，在光電圖像信息獲取與處理中起著極其重要的作用。CCD圖像傳感器的市場十分廣闊，前景十分看好。
　　CCD圖像傳感器經過近30年的發展，已經成熟并實現了商品化。CCD圖像傳感器從最初簡單的8像元移位寄存器發展至今，已具有數百萬至上千萬像元。由于CCD圖像傳感器具有很大的潛在市場和廣闊的應用前景，因此，國際上在這方面的研究工作進行得相當活躍，美國、日本、英國、荷蘭、德國、加拿大、俄羅斯、南韓等國家均投入了大量的人力、物力和財力，并在CCD圖像傳感器的研究和應用方面取得了令人矚目的成果。美國和日本的器件和整機系統已進入了商品化階段。

ccd圖像傳感器應用：CCD圖像傳感器的原理及應用

CCD
圖像傳感器的原理及應用
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摘要：
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隨著科技的迅猛發展，人們希望在生活生產中更多地實現自動化，而在實現自動化的過程中，傳
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感器起著舉足輕重的地位。傳感器其實就是人類感官的延伸，因此也叫“電五官”
。而圖像傳感器就是“電
?
視覺”
，本文就圖像傳感器中的一種——
CCD
圖像傳感器的原理及應用做一介紹。
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關鍵字：
CCD
圖像傳感器
原理
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應用
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?CCD
圖像傳感器是通過將光學信號轉換為數字電信號來實現圖像的獲取、存儲、傳輸、
處理和復現。光學信號轉化為數字信號主要由
CCD
感光片完成。
CCD
感光片由三部分組成，
即鏡片，彩色濾鏡和感應電路，如下圖。鏡片和彩色濾鏡主要是對接受的光線（即圖像）進
行一定的預處理，
感應電路為
CCD
傳感器的核心，
它又可分為光敏元件陣列和電荷轉移器件
兩部分。

ccd圖像傳感器應用：CCD圖像傳感器的原理及應用_1

CCD圖像傳感器的原理是利用了QCD的光電轉換和電荷轉移的雙重功能制成，用一排像素掃描過圖片，做三次曝光一一分別對應于紅、綠、藍三色濾鏡，線性傳感器是捕捉一維圖像。
CCD圖像傳感器的應用：
1）Medical醫用顯微內窺鏡。利用超小型的CCD攝視覺貼片機像機或光纖圖像傳輸內窺鏡系統，可以實現人體顯微手術，減小手術刀口的尺寸，減小傷口感染的可能性，減輕病人的痛苦。同時還可入行實時遙程會診和現場教學。
2）VehicleCamera。在各種車輛中加裝QCD攝像機可以使駕駛人員借助車內CCD攝像機、車上的后視鏡系統和駕駛員前面的顯示器。不僅可隨時看到車內的情況，而且可在倒車時觀察后面的道路情況，在向前行入過程中也能隨時觀到后方車輛所保持的距離，提高了行車安全。
3）Closed Circuit Television（CCTV）。CCTV是近幾年被大家廣泛注重小型貼片機的電視監控系統，目前已發展成為一種新的產業。
4）Broadcast。正是由于研制出了新的高質量、高分辨率的CCD攝像機器件，所以才有可能制造出適合廣播電視用的CCD攝像機目前已發展成數字電視系統。
擴展資料
由CCD圖像傳感器的結構和工作原理決定了這類器件有以下優點：
1、CCD是一種固體化器件，體積小、重量輕、可靠性高、壽命長：
2、圖像畸變小、尺寸重現性好；
3、具有較高的空間分辨率；
4、光敏元間距的幾何尺寸精度高，可獲得較高的定位精度和測量精度；
5、具有較高的光電靈敏度和較大的動態范圍。
參考資料來源：百度百科-CCD感光元件

如圖所示

原理：CCD傳感器是一種新型光電轉換器件，它能存儲由光產生的信號電荷。當對它施加特定時序的脈沖時，其存儲的信號電荷便可在CCD內作定向傳輸而實現自掃描。它主要由光敏單元、輸入結構和輸出結構等組成。它具有光電轉換、信息存貯和延時等功能，而且集成度高、功耗小，已經在攝像、信號處理和存貯3大領域中得到廣泛的應用，尤其是在圖像傳感器應用方面取得令  CCD傳感器人矚目的發展。
應用：有很多，照相機、PC攝像頭等等，當然這些也有用CMOS Image傳感器

ccd圖像傳感器應用：先進的CCD圖像傳感器變得日益關鍵

原標題：先進的CCD圖像傳感器變得日益關鍵

作者：安森美半導體圖像傳感器事業部工業解決方案部門產品營銷經理Michael DeLuca

盡管基于CMOS技術的圖像傳感器在許多應用中已得到廣泛應用，但一些要求嚴苛的工業成像應用仍需要CCD圖像傳感器獨有的性能。

舉一個例子，關鍵的平板顯示器生產線終端檢測仍然主要由采用CCD的相機來執行，因為它們能提供高分辨率和出色的圖像均勻性，這是目前CMOS圖像傳感器技術無法提供的。

這一類的檢測通常由使用基于安森美半導體的2900萬像素(Mp)，35 mm光學格式的KAI-圖像傳感器等器件的相機來執行。然而，平板顯示器分辨率越來越高，用來檢測它們的相機分辨率也需要相應的提升。為滿足這一需求并保留標準的35 mm光學格式，需要既能減小像素尺寸，同時又能保留應用所需的關鍵性能和圖像均勻性規格的全新像素設計。

對高性能、高分辨率成像的需求

如今，成像推動了工業應用的生產力效益，從交通監控、車牌識別，到條形碼掃描、機器人引導、機器視覺等等。盡管每種應用都有其獨特的需求（一些需要高幀速率，另一些需要寬動態范圍、微光靈敏度或某個不同的關鍵參數），一些應用主要需要最高級別的圖像細節，要求開發具有非常高分辨率的圖像傳感器。

一個很好的例子是平板顯示器的生產線終端檢測，這個流程是要確認每個顯示像素中紅、綠和藍三個子元素都能正常工作。隨著顯示器的應用在移動設備、平板電腦、電視機、車輛、監控器等更多領域中不斷擴展，這些顯示器的分辨率也在不斷提高，從1080p到4k/超高清，甚至更高。這對在制造過程中用于監測這些顯示器的相機提出了獨特的要求，它需要提供能夠分解顯示器中存在的附加像素和子結構所需的細節，而無需犧牲該應用所需的圖像質量和均勻性。

圖1：用相機檢測平板顯示器

高分辨率成像的其它例子還包括高端監控（以足夠放大任何一個位置的分辨率采集寬闊視域圖像）和航拍（更高的分辨率可提供額外的成像細節，或讓飛機能夠飛得更高并減少飛行次數）。但是在所有這些例子中，應用不僅需要非常高的分辨率，而且還需要非常高的圖像質量，可通過圖像均勻性、噪聲、動態范圍等規格來衡量。

鑒于這種綜合需求，這套應用一直以來憑借基于Interline Transfer CCD（ITCCD）技術的圖像傳感器，即使擴展到大的光學格式，它也能保留關鍵的成像性能參數。這一技術能夠以非常高的圖像均勻度捕獲圖像，且真正的全局快門設計能夠捕獲運動場景，而不會引入成像偽影。此外，該技術可提供寬曝光范圍和低暗電流，能夠實現從幾微秒到一秒或更長時間范圍內的圖像曝光。

Interline Transfer CCD技術用于開發高分辨率、大格式圖像傳感器已超過15年，其分辨率隨市場需要逐漸提高。例如，2003年的KAI-圖像傳感器以35 mm光學格式提供1100萬像素的分辨率；但到2011年，這種相同的光學格式幾乎可支持三倍的分辨率。

圖2：35 mm光學格式下ITCCD分辨率的提升

在保留光學格式的同時提高分辨率的這種進步，對于實現這些應用中采用相機的簡化的現場升級非常重要，因為在部署更高分辨率的相機時，相機的放置位置和鏡頭都無需變動。

嚴苛要求帶來重大設計挑戰

為了在保留35 mm光學格式的同時，將器件（例如KAI-）的分辨率從現有的2900萬像素繼續提升，就需要更小的像素格式，以便將更多像素放置于給定區域中。但為同時保留這一較小像素中的關鍵成像參數，如圖像均勻性、動態范圍和底噪，除了簡單地縮小尺寸外，還需要提升像素設計。

圖3：設計挑戰

隨著器件中像素的增加，除非器件的輸出帶寬能夠增加，否則總體幀速率將會降低（這可能也是某些應用所需要的）。維持與當前傳感器和相機的向后兼容對于幫助相機制造商和終端客戶簡化所需的升級路徑以支持并采用新器件至關重要。

35 mm光學格式高性能ITCCD傳感器

安森美半導體的KAI-圖像傳感器提供了如何滿足這些設計挑戰，以35 mm格式為要求嚴苛的應用提供更高分辨率的范例。新器件采用全新的4.5 μm ITCCD像素，以35 mm光學格式提供4300萬像素，相較于廣泛應用的2900萬像素KAI-，分辨率增加了50％。然而，即使采用這種較小的像素尺寸，關鍵的成像性能水平任然得以保留（包括高拖尾抑制和超過60dB的線性動態范圍），并且通過采用先進工藝設計，消除整個類別下的均勻性偽影，圖像均勻性得到實際的提升。

更新了的輸出放大器可將4分接頭器件的帶寬增加50％，盡管分辨率提高，卻仍可提供與2900萬像素器件相同的最終幀速率。由于KAI-仍基于ITCCD技術，因此它保留了電子快門和廣泛曝光支持等特性，這些都是該技術的標志性特性。

重要的是，KAI-采用與KAI-相同的封裝，讓當前的相機設計僅需稍作電氣變更即可支持新器件。這大大降低了相機制造商的設計風險，并使他們能夠以更低的成本更快地將具有更高分辨率和性能的相機投入市場。

總結

開發滿足高級工業應用嚴苛要求的成像傳感器，需要的遠不止簡單地將更多像素“拽”到更小的封裝中。通過采用先進的像素設計，可以在給定光節點提供更高的分辨率而無需犧牲所需的性能。

圖4：安森美半導體的大格式ITCCD圖像傳感器

然而即使有了這些提升，重要的是要認識到“最新”的成像器件并不一定是適用于所有應用的“最佳”器件（即使是針對需要非常高分辨率的應用）。不僅針對分辨率擁有不同的選擇，而且針對光靈敏度、動態范圍、幀速率、甚至價格等參數擁有不同的選擇對于確定最合適某個給定應用的圖像傳感器（和成像技術）是至關重要的。這凸顯了擁有廣泛器件產品陣容的重要性（即使是專注于一組特定的應用，如需要非常高的分辨率），并強調了使用Interline Transfer CCD等技術持續開發全新產品的需求。

文章來源：電子工程世界

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