資源描述：
《信息光學結課論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、信息光學原理結課論文學院：物理與電子工程學院專業(yè)：電子科學與技術學號：5411110101xx姓名：xxx光學器件CCD發(fā)展及應用【摘要】：CCDCCD英文全稱：Charge-coupledDevice，中文全稱：電荷耦合元件。可以稱為CCD圖像傳感器,也叫圖像控制器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數(shù)字信號。CCD上植入的微小光敏物質稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把光信號轉換成電荷信號。CCD上有許多排列整齊的光電二極管，能感應光線，并將光信
2、號轉變成電信號，經外部采樣放大及模數(shù)轉換電路轉換成數(shù)字圖像信號。此外，CCD還是蜂群崩潰混亂癥的簡稱?！娟P鍵詞】：CCDCCD光學器件電壓檢測應用CCD廣泛應用在數(shù)碼攝影、天文學，尤其是光學遙測技術、光學與頻譜望遠鏡和高速攝影技術，如Luckyimaging。CCD在攝像機、數(shù)碼相機和掃描儀中應用廣泛，只不過攝像機中使用的是點陣CCD，即包括x、y兩個方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個方向，y方向掃描由掃描儀的機械裝置來完成。CCD是于1969年由美國貝爾實驗室（BellLabs）的維拉·波義耳(Willar
3、dS.Boyle）和喬治·史密斯（GeorgeE.Smith）所發(fā)明的。當時貝爾實驗室正在發(fā)展影像電話和半導體氣泡式內存。將這兩種新技術結合起來后，波義耳和史密斯得出一種裝置，他們命名為“電荷‘氣泡’元件”（Charge"Bubble"Devices）。這種裝置的特性就是它能沿著一片半導體的表面?zhèn)鬟f電荷，便嘗試用來做為記憶裝置，當時只能從暫存器用“注入”電荷的方式輸入記憶。但隨即發(fā)現(xiàn)光電效應能使此種元件表面產生電荷，而組成數(shù)位影像。 到了70年代，貝爾實驗室的研究員已經能用簡單的線性裝置捕捉影像，CCD就此誕生。有幾家公司接續(xù)此一發(fā)明，著
4、手進行進一步的研究，包括快捷半導體（FairchildSemiconductor）、美國無線電公司（RCA）和德州儀器（TexasInstruments）。其中快捷半導體的產品領先上市，于1974年發(fā)表500單元的線性裝置和100x100像素的平面裝置。以上為CCD發(fā)展歷程：HAD(HOLE-ACCUMULATIONDIODE)傳感器[1]?是在N型基板，P型，N+2極體的表面上，加上正孔蓄積層，這是SONY獨特的構造。由于設計了這層正孔蓄積層，可以使感測器表面常有的暗電流問題獲得解決。另外，在N型基板上設計電子可通過的垂直型隧道，使得開
5、口率提高，換句換說，也提高了感度。在80年代初期，索尼將其領先使用在可變速電子快門產品中，在拍攝移動快速的物體也可獲得清晰的圖象。在攝影機的光學鏡頭的光圈F值不斷的提升下，進入到攝影機內的斜光就越來越多，使得入射到CCD組件的光無法百分之百的被聚焦到感測器上，而CCD感測器的感度將會降低。1998年索尼公司為改善這個問題，將彩色濾光片和遮光膜之間再加上一層內部的鏡片。加上這層鏡片后可以改善內部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。而且同時將硅基板和電極間的絕緣層薄膜化，讓會造成垂直CCD畫面雜訊的訊號不會進入，使SMEAR特性改善。比可視光
6、波長更長的紅外線光，也可以在半導體硅芯片內做光電變換?？墒侵廉斍盀橹?，CCD無法將這些光電變換后的電荷，以有效的方法收集到感測器內。為此，索尼在1998年新開發(fā)的“EXVIEWHADCCD”技術就可以將以前未能有效利用的近紅外線光，有效轉換成為映像資料而用。使得可視光范圍擴充到紅外線，讓感亮度能大幅提高。利用“EXVIEWHADCCD”組件時，在黑暗的環(huán)境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深層中做的光電變換時，會漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到傳感器內，所以影響畫質的雜訊也會大幅降低。CCD圖像傳感器可直接將光學信
7、號轉換為模擬電流信號，電流信號經過放大和模數(shù)轉換，實現(xiàn)圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復現(xiàn)。其顯著特點是：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動，性能穩(wěn)定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低，動態(tài)范圍大；4.響應速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；5.應用超大規(guī)模集成電路工藝技術生產，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產成本低。因此，許多采用光學方法測量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。CCD從功能上可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD通常將CCD內部電極分成數(shù)組，每組稱為一相，并施加同樣的時鐘脈沖。所需相數(shù)由
8、CCD芯片內部結構決定，結構相異的CCD可滿足不同場合的使用要求。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，其光敏區(qū)是MOS電容或光敏二極管結構，生產工藝相對較簡單。它由光敏區(qū)陣列與移位寄存器掃描電路組
