CCD电荷耦合元件
CCD
CCDCCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。
可以称为CCD 图像传感器,也叫图像控制器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。
CCD 上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。
此外，CCD还是蜂群崩溃混乱症的简称。
CCD广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜和高速摄影技术，如Lucky imaging。
CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。
工作原理：电荷耦合器件的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号。
所以CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。
它存储由光或电激励产生的信号电荷，当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。
CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生，存储，传输，和检测。
CCD工作原理功能特性：CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。
其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。
因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。
CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。
ccd的参数设定
ccd的参数设定
标题：CCD参数设定指南
一、引言
CCD（Charge-Coupled Device）即电荷耦合元件，是一种常用的图像传感器。
通过合理地设置CCD的参数，我们可以获得高质量的图像。
本篇文档将详细介绍如何设定CCD的各项参数。
二、CCD主要参数及其设定
1. 增益（Gain）
增益是控制图像亮度的关键参数。
增益越高，图像越亮，但同时噪声也会增加。
在光线充足的情况下，应降低增益以减少噪声；在光线较暗的情况下，可以适当提高增益以增加图像亮度。
2. 曝光时间（Exposure Time）
曝光时间是指CCD感光的时间长度。
曝光时间越长，图像越亮，但过长的曝光时间会导致运动物体模糊。
因此，在需要拍摄动态场景时，应选择较短的曝光时间；在光线不足或需要拍摄静态场景时，可以选择较长的曝光时间。
3. 白平衡（White Balance）
白平衡是调整图像色彩的重要参数。
正确的白平衡可以使图像色彩更加真实。
在不同的光照条件下，应选择相应的白平衡模式，如日光、钨丝灯、荧光灯等。
4. 分辨率（Resolution）
分辨率决定了图像的清晰度。
在保证图像质量的前提下，尽可能选择较低的分辨率可以节省存储空间和处理时间。
三、总结
CCD参数的设定直接影响到图像的质量和效果。
理解和掌握这些参数的含义及设定方法，可以帮助我们更好地使用CCD，获取满意的图像。
在实际操作中，还需要根据具体的应用环境和需求，灵活调整各项参数。
电荷耦合元件简介
电荷耦合元件（CCD，Charge-coupled Device）简介1、简介电荷耦合元件（CCD，Charge-coupled Device）是一种集成电路，上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。
CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。
2、发展史CCD是于1969年由美国贝尔实验室（Bell Labs）的威拉德·博伊尔（Willard Boyle）和乔治·史密斯（George E. Smith）所发明的。
当时贝尔实验室正在发展影像电话和半导体气泡式内存。
将这两种新技术结起来后，博伊尔和史密斯得出一种装置，他们命名为“电荷‘气泡’元件”（Charge "Bubble" Devices）。
这种装置的特性就是它能沿着一片半导体的表面传递电荷，便尝试用来做为记忆装置，当时只能从暂存器用“注入”电荷的方式输入记忆。
但随即发现光电效应能使此种元件表面产生电荷，而组成数位影像。
1971年，贝尔实验室的研究员已能用简单的线性装置捕捉影像，CCD 就此诞生。
有几家公司接续此一发明，着手进行进一步的研究，包括快捷半导体（Fairchild Semiconductor）、美国无线电公司（RCA）和德州仪器（Texas Instruments）。
其中快捷半导体的产品率先上市，于1974年发表500单元的线性装置和100x100像素的平面装置。
2006年元月，博伊尔和史密斯获颁电机电子工程师学会（IEEE）颁发的Charles Stark Draper奖章，以表彰他们对CCD发展的贡献。
2009年10月两人荣获诺贝尔物理奖。
CCD的结构和工作原理
CCD的结构和工作原理CCD是电荷耦合器件（Charge-Coupled Device）的缩写，它是一种用于图像传感和数字图像处理的重要器件。
CCD的结构和工作原理是理解其工作原理和应用的基础。
1.感光区：感光区是一片半导体晶体，常见的有硅或硒化物，其表面覆盖有感光面，通过对感光区的控制可以实现感光器件的工作。
2.储存区：储存区由寄生电容和绝缘体层构成，可以存储电荷。
3.传输区：传输区由金属或者多晶硅材料组成，起到传输电荷的作用。
4.输出区：输出区是传输区的延伸部分，可以将传输区传输过来的电荷进行增强和传递。
CCD的工作原理：1.光电转换：光线进入感光区，激发感光区内的光电效应，即光子被材料吸收后会产生电子-空穴对，电子通过电场力逐渐向上移动，而空穴则从上向下移动，最终在感光区的表面形成电荷集中的感光电荷区域。
2.电荷转移：感光区的电荷集中区域称为总线，通过改变电压，使电荷集中区域的电荷沿着传输区转移到储存区，形成储存电荷区域。
电荷转移是通过改变传输区的偏置电压和储存区之间的电荷耦合来实现的。
3.电荷读出：经过一段时间的电荷转移，感光区的电荷被转移到储存区，然后电荷从储存区转移到输出区，通过放大电路将电荷转化为电压信号，最终输出为数字图像数据。
CCD的工作原理可以分为三个过程：感光转换、电荷转移和电荷读出。
感光转换是通过光电效应将光信号转换为电信号。
电荷转移是将感光区的电荷转移到储存区，利用电场力进行电荷的移动。
电荷读出是将储存区的电荷转移到输出区并放大为电压信号，最终输出为数字图像数据。
整个工作过程可以通过改变传输区、储存区和总线之间的电压来控制。
CCD作为一种图像感应器件，具有高灵敏度、低噪声、高动态范围等优点，在数码相机、摄像机、天文学观测等领域有广泛应用。
通过深入了解其结构和工作原理，可以更好地理解其工作过程，并在实践中灵活应用。
ccd定位原理
ccd定位原理
CCD（Charge-Coupled Device）定位原理是利用电荷耦合器件来完成。
当光线照射到CCD上时，光子产生的电荷将通过电荷耦合器件逐一传输到相邻的电荷储存单元中，并通过逐行或逐列的方式将电荷转换为电压信号。
这些电压信号经过放大、转换和处理后，就可以获得图像中各个像素的亮度值。
为了获得更精确的定位信息，可将CCD构建为阵列结构，其中每个单元都对应图像中的一个像素。
通过扫描整个CCD阵列，可以逐个读取每个像素的电压信号，从而得到整个图像的亮度分布。
在应用中，CCD定位主要用于光学图像的采集和处理。
通过读取CCD上的电压信号，我们可以获取图像中各个像素的明暗情况，并结合图像处理算法进行进一步分析和处理。
同时，通过比较不同位置像素的亮度差异，可以实现物体的定位和测量。
总结来说，CCD定位原理是通过将光子产生的电荷转换为电压信号，并利用CCD阵列结构对图像进行逐点采集和处理，从而实现精确的图像定位。
电荷耦合元件CCD(Charge-coupledDevice)
電荷耦合元件CCD (Charge-coupled Device）
報告同學:黃俊維 林彥輝
~INDEX~
1.發明者介紹 2. CCD簡介 3.工作原理 D產品分析
Willard Sterling Boyle
Willard.S Boyle
威拉德．博伊爾 1924年8月19日出生 簡介:
1924年出生於加拿大Amherst 擁有加拿大和美國國籍。 1950年從加拿大麥吉爾大學獲得物理學博士 學位
George Elwood Smith
George Elwood Smith
喬治 史密斯 1930年5月10日
簡介: 1930年出生于美國白原市（White Plains） 美國國籍。 1959年從芝加哥大學獲得物理學博士學位。
感光元件大比較CCD V.S CMOS
CCD== Charge Coupled Device CMOS== Complementary Metal Oxide semi conductor
互補式金屬-氧化層-半導體
比較 CCD 和 CMOS 的結構，放大器的位置和數量是最大的不同之處 CCD 每曝光一次，自快門關閉或是內部時脈自動斷線後，即進行畫 素轉移處理，將每一行中每一個畫素（pixel）的電荷信號依序傳入『 緩衝器（電荷儲存器）』中，由底端的線路導引輸出至 CCD 旁的放 大器進行放大，再串聯 ADC（類比數位資料轉換器） 輸出；相對地 ，CMOS 的設計中每個畫素旁就直接連著『放大器』，光電訊號可直 接放大再經由 BUS 通路移動至 ADC 中轉換成數位資料。 CCD的特色在於充分保持信號在傳輸時不失真（專屬通道設計），透 過每一個畫素集合至單一放大器上再做統一處理，可以保持資料的完 整性；CMOS的制程較簡單，沒有專屬通道的設計，因此必須先行放 大再整合各個畫素的資料。
CCD
CCD传感器CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。
可以称为CCD图像传感器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD 的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。
CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。
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。
CCD有面阵和线阵之分，面阵是把CCD像素排成1个平面的器件；而线阵是把CCD像素排成1直线的器件。
由于在军事领域主要用的是面阵CCD，因此这里主要介绍面阵CCD。
种类面阵CCD的结构一般有3种。
第一种是帧转性CCD。
它由上、下两部分组成，上半部分是集中了像素的光敏区域，下半部分是被遮光而集中垂直寄存器的存储区域。
其优点是结构较简单并容易增加像素数，缺点是CCD尺寸较大，易产生垂直拖影。
第二种是行间转移性CCD。
它是目前CCD的主流产品，它们是像素群和垂直寄存器在同一平面上，其特点是在1个单片上，价格低，并容易获得良好的摄影特性。
第三种是帧行间转移性CCD。
它是第一种和第二种的复合型，结构复杂，但能大幅度减少垂直拖影并容易实现可变速电子快门等优点。
结构CCD是由许多个光敏像元按一定规律排列组成的。
每个像元就是一个MOS电容器(大多为光敏二极管)，它是在P 型Si衬底表面上用氧化的办法生成1层厚度约为1000A～1500A的SiO2,再在SiO2表面蒸镀一金属层(多晶硅)，在衬底和金属电极间加上1个偏置电压，就构成1个MOS电容器。
第五章 电荷耦合器件(CCD)..
1．线阵CCD图像传感器
线阵CCD图像传感器由一列光敏元件与一列CCD并行且对应的 构成一个主体，在它们之间设有一个转移控制栅 ，这种结构叫做 单沟道线阵CCD。
目前，实用的线阵CCD图像传感器为双行结构，叫做双沟道线 阵CCD。单、双数光敏元件中的信号电荷分别转移到上、下方的 移位寄存器中，然后在输出端交替合并输出，得到最终的信号。
Willard Sterling Boyle
▪ Willard.S Boyle
▪ 威拉德．博伊爾 ▪ 1924年8月19日出生 ▪ 簡介:
▪ 1924年出生於加拿大Amherst ▪ 擁有加拿大和美國國籍。 ▪ 1950年從加拿大麥吉爾大學獲得物理學博士
學位 ▪ 因CCD获2009年度诺贝尔物理学奖，70万美金
在电流输出中，输出端是一个反向偏置的二极管，而这次， 输出端是一个三极管。在RG不导通的情况下，信号电荷与T2 三极管的基极中的多数载流子复合，产生基极电流。T2将基 极电流放大，从集电极发出，形成电流信号输出。电阻R是 调整信号强弱的分流电阻。
当RG，也就是复位信 号加上高电平以后，T1 三极管基极和发射级正 向偏置，这样残余的信 号电荷被快速抽出，因 此T1为复位三极管。
CCD的势阱
▪ 光敏元之中的势阱深度与两方面的因素有关：栅极电压和 反型层电荷量。
▪ 栅极电压越大势阱越深。 ▪ 反型层电荷越多，势阱越浅。(可以认为是反型层电荷抵
消了一部分栅极电压)
半导体也可采用N型半导体，如下图所示。①载流N型子半为导电体子多数 ②加负电压 ③N型沟道CCD
。 很薄约1200A
这就造成一个问题，就是信号转移过程中，感光单元被占用了 ，这段时间就浪费了。要想连续拍两幅图像必须等第一幅图像输 出以后才可以拍第二幅。
第九讲 电荷耦合器件(CCD)
ε(t) ε
实测三相多晶硅N沟道 SCCD的关系曲线
10V 5V
驱动脉ห้องสมุดไป่ตู้频率f
驱动脉冲频率f 10MHz
电子被加有栅极电压的MOS结构吸引到势能最低 的氧化层与半导体地交界面处。
u0
10V
10V
UG=5V UG=10V
UG=15V
空势阱
填充1/3势阱
全满势阱
MOS电容存储信号电荷的容量为：Q=Cox•UG•A
电荷耦合
假定开始有一些电荷存储在偏压为20V的第二个电 极下面的势阱里，其他电极上均加有大于阈值得 较低电压（例如2V）。设a图为零时刻，经过一段 时间后，各电极的电压发生变化，第二个电极仍 保持10V，第三个电极上的电压由2V变为10V，因 这两个电极靠的很近（几个微米），它们各自的 对应势阱将合并在一起。原来在第二个电极下的 电荷变为这两个电极下势阱所共有。如图b＆c。 若此后第二个电极上的电压由10V变为2V，第三 个电极电压仍为10V，则共有的电荷转移到第三个 电极下的势阱中，如图e。由此可见，深势阱及电 荷包向右移动了一个位置。
转移效率：一次转移后，到达下一个势阱中 的电荷与原来势阱中的电荷之比。
1
Qt Q0
转移损失率：
1
ε(t)
影响电荷转移效率 的主要因素为界面 态对电荷的俘获。 为此，常采用“胖 零”工作模式，即 让“零信号”也有 一定的电荷。
Q(0)/C
2、工作频率f
（1）下限：为避免由于热产生的少数载流子 对注入信号的干扰，注入电荷从一个电极 转移到另一个电极所用的时间必须小于少 数载流子的平均寿命，对于三相CCD,t 为： t=T/3=1/3f,故，f>1/3ζ。
电荷耦合器件(CCD)介绍和工作原理
Willard.S Boyle
威拉德．博伊爾 1924年8月19日出生 簡介:
1924年出生於加拿大Amherst 擁有加拿大和美國國籍。 1Βιβλιοθήκη 50年從加拿大麥吉爾大學獲得物理學博士
學位 因CCD获2009年度诺贝尔物理学奖，70万美金
接地
CCD的单元结构
CCD的信号转移
CCD图象传感器实际上是由由光敏元件阵列和电荷转 移器件集合而成，光敏元件也参与电荷转移。一般来说每 个光敏元有三个相邻的转移电极1、2、3，所有电极彼此离 得足够近，以使硅表面的耗尽区和电荷的势阱交叠，能够 耦合及电荷转移。
输入二极输管入栅Ф1 Ф2
Ф3
输出栅 输出二极管
金的奖金。
填空
CCD简介
CCD 供应商
Dalsa e2v technologies Fairchild Imaging Hamamatsu Photonics
Characteristics and use of FFT-CCD Kodak Panasonic Sony Texas Instruments Toshiba
CCD的成像基本单位被叫做像素，当它用于图像采 集时，通常与光学镜头配合使用，由光学镜头将图像 投影到CCD表面，再由CCD将图像转化为数字信号；
当它应用在生产过程自动检测和控制等领域时，可以 直接应用而不配套镜头。
它是1970年贝尔实验室的W·S·Boyle和G·E·Smith发 明的。
电荷耦合器件(CCD)的发明者
电荷耦合器件(CCD)介绍和工作原理
Charge Coupled Device)
名词解释
CCD,是英文ChargeCoupledDevice即电荷耦合器件的缩写,它是解读
CCD，是英文Charge Coupled Device 即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。
CCD在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。
衡量CCD好坏的指标很多，有像素数量，CCD尺寸，灵敏度，信噪比等，其中像素数以及CCD尺寸是重要的指标。
像素数是指CCD上感光元件的数量。
摄像机拍摄的画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。
显然，像素数越多，画面就会越清晰，如果CCD没有足够的像素的话，拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响，因此，理论上CCD的像素数量应该越多越好。
但CCD 像素数的增加会使制造成本以及成品率下降，而且在现行电视标准下，像素数增加到某一数量后，再增加对拍摄画面清晰度的提高效果变得不明显，因此，一般一百万左右的像素数对一般的使用已经足够了。
如果分解CCD，你会发现CCD的结构为三层，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。
Conventional普通的意思...“ex-view”had是sony公司研发用来提高其ccd感光度的一个感光度提高技术，一是两个可见光的因素，二是四倍近红外波的波长。
ex-view是sony专有技术，每个ccd基础光电二极管的p/n接口特殊组装来获得更好的光子到电子的转换效率。
另外，每个光电二极管（描绘影像上的一个像素）有一个覆盖在上面的微型镜头能够较好的记录和聚焦光线到有效的半导体界面。
它的结果对比于索尼提供的ccd可视范围提高了可见光的2倍和近红外光（800~900纳米）的4倍感光度。
ex-view的lux效率比优质的“super had”可见光和近红外光波场高出了2倍。
含有2到4兆像素的数字式摄影机传感器对于闭路监控摄影机和摄像机行业都是没有使用价值的，因为其有非常低的感光度（5到30lux）和非常低的帧率（每秒3到5帧）。
ccd测量原理
ccd测量原理
CCD（电荷耦合器件）是一种光电转换装置，基于光电效应原理，通过测量入射光对CCD芯片上的光敏区域产生的电荷进行光强度的测量。
CCD测量原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 光入射：被测量的物体或场景中的光线通过透镜或其他光学系统进入CCD芯片上的光敏区域。
2. 光电转换：当光线照射到光敏区域时，光子会激发CCD芯片中的光敏元件，产生电子-空穴对。
光敏元件通常由掺杂的硅材料制成，掺入杂质会形成PN结，使光敏元件变成半导体器件。
3. 电荷积累：光敏元件中的自由电子会受到正电荷的吸引并被积累。
光线的强度越强，产生的电荷积累就越多。
4. 电荷传输：通过外部电压的作用，电荷在CCD芯片中被传输到特定的像元（pixel）上，并存储为电荷信号。
5. 电荷读出：通过逐行读出或其他方式，将各个像元中的电荷信号转化为电压信号，然后根据电压信号的大小来测量光的强度。
CCD测量原理的关键在于通过电荷的积累和传输来实现光信号的转换和测量。
由于CCD芯片中有大量的像元，可以同时
测量多个光信号，因此CCD具有高灵敏度、高分辨率等优点，被广泛应用于光学成像、光谱分析、数字摄影等领域。
电荷耦合器件(CCD)
7.6 电荷耦合器件 CCD
固态图像传感器（Solid state imaging sensor）是 指在同一半导体衬底上生成若干个光敏单元与位移寄 存器构成一体的集成光电器件，其功能是把按空间分 布的光强信息转换成按时序串行输出的电信号。CCD 是其中应用最广泛的一种。 CCD(Charge Couple Device)是1970年贝尔实验室 的W· Boyle和G· Smith发明的，它与光敏二极管 S· E· 阵列集成为一体，构成具有自扫描功能的CCD图象传 感器。它不仅作为高质量固体化的摄象器件成功地应 用于广播电视、可视电话和无线电传真，而且在生产 过程自动检测和控制等领域已显示出广阔的前景和巨 大的潜力。
1. CCD的工作原理
CCD是一种半导体器件，在N型或P型硅衬底上生 长一层很薄的SiO2 ，再在SiO2 薄层上依次序沉积 金属电极，这种规则排列的MOS电容阵列再加上 两 端 的 输 入 及 输 出 二 极 管 就构 成 了 CCD芯 片 。 CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉 冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高 低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可 以反映光敏元的位置，这就起到图象传感器的作 用。
CCD固体图像传感器的应用
CCD固体图像传感器的应用主要在以下几方面： · 计量检测仪器：工业生产产品的尺寸、位置、表面缺 陷的非接触在线检测、距离测定等。 · 光学信息处理：光学文字识别、标记识别、图形识别、 传真、摄像等。 · 生产过程自动化：自动工作机械、自动售货机、自动 搬运机、监视装置等。 · 军事应用：导航、跟踪、侦查(带摄像机的无人驾驶飞 机、卫星侦查)。
安防-摄像机CCD名词解释
安防-基础培训-摄像机 CCD名词解释CCD是电荷耦合器件(Charge Couple Device)的简称，是1969年由美国贝尔实验室首先开发出来的，它能够将摄入的光线转变为电荷并将其储存、转移，把成像的光信号转变为电信号输出，具有完成光电信号转换的功能，因此是理想的摄像元件。
衡量CCD摄像机性能的技术指标主要有以下几个方面：清晰度、灵敏度(也称最低照度)、信噪比。
2. 单片CCD和三片CCD摄像机内使用CCD的数目一般有单片CCD和三片CCD两种，专业级别的数字摄像机一般都具有三片CCD，RGB色彩分别由独立的CCD进行成像。
家用型的数字摄像机一般采用单片CCD，单片式摄像机只用一片CCD器件处理RGB三路信号，优点是价格比较低廉，不过与采用三片CCD的摄像机相比其色彩还原能力较差。
3. 有效像素有效像素和CCD有直接的关系，数字摄录机的总像素，是指整块CCD上所有像素的总数，这也是大部分人用以划分产品级别的标准。
其实在实际操作上，并非全部像素均会感光，因为其中边缘部分的像素会被遮盖，用以提供一个完全纯黑的信号，作为计算影像的根据，而余下的才是正式用以感应影像的像素，就是所谓的“有效像素”了。
4. 信噪比放大器的输出信号电压与同时输出的噪声电压之比，即为放大器的信号噪声比，简称为信噪比。
通常用英文字符S/N来表示， S表示摄像机在假设无噪声时的图像信号值，N表示摄像机本身产生的噪声值(比如热噪声)，二者之比即为信噪比,用分贝(dB)表示。
信噪比越高越好，信噪比越大，则表示混在信号里的杂波越少，视频质量就越高。
反之，就越差。
5. 采样频率及采样比视频亮度采样频率为13.5MHz,与D-1格式相同，而色度信号被处理为两个不同的色差信号（R-Y 和B-Y）。
分量的记录方式减少了色度的衰减，确保了彩色的还原。
R-Y和B-Y的采样频率是3.375MHz，是13.5MHz的1/4。
换句话说，为了保证最适宜的记录质量，DV使用的是4:2:0（PAL）数字分量记录系统。
ccd概念
ccd概念
CCD（Charge-Coupled Device）即电荷耦合器件，是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。
CCD 是一种半导体器件，能够将光学图像转换为电信号。
它由一系列光敏像素组成，每个像素都能够将光能量转换为电荷，并将电荷存储在像素中。
当 CCD 被曝光时，每个像素中的电荷数量与该像素接收到的光强度成正比。
CCD 可以用于数字相机、摄像机、扫描仪、显微镜等各种光学设备中。
它具有高分辨率、高灵敏度、低噪声等优点，能够提供高质量的图像和视频。
CCD 是一种重要的光学传感器，广泛应用于各个领域。
CCD工作原理及特性测量
CCD工作原理及特性测量CCD（Charge-Coupled Device）即电荷耦合器件，是一种将光能转换成电荷量的光电转换器件。
CCD的工作原理是利用PN结的光电效应，将入射光在 PN 结上产生的电子和空穴摄取和积累，然后通过偏置电压控制电子和空穴的集结和释放，最后通过输出端传递出来。
CCD传感器主要由感光层、像元阵列、读取电路和输出电路等组成。
当感光层受到光的照射时，光的能量激发其中的电子和空穴，然后电子和空穴被PN结收集起来。
在偏置电压的作用下，电子和空穴被收集到不同的储存区域，并通过传输栅极一步一步地传输到输出端。
最后，在输出端，通过转换电路将电荷转换为电压信号，然后经过A/D转换，就得到了数字图像信号。
CCD的特性测量主要包括暗电流、谐振频率、灵敏度和量子效率等。
暗电流是CCD在电压偏置下产生的电荷数量，也就是在没有光照射的情况下由热激发引起的电流。
暗电流会对CCD的信噪比和动态范围产生可观的影响，因此需要进行测量和控制。
谐振频率指的是CCD传输电荷时的最大可行频率。
它与外部信号传感器相结合，可以测量CCD传输电荷的速度。
谐振频率越高，CCD传输电荷的效率越高。
灵敏度是指CCD对光信号的响应能力，也就是将光能转换为电荷量之间的关系。
灵敏度的测量一般通过照射不同强度的光源，然后测量输出端的电压信号来实现。
量子效率是指CCD感光层对不同波长光的转换效率，也就是光电转换的效率。
量子效率的测量需要通过控制入射光的波长，然后测量CCD输出信号的来确定。
综上所述，CCD的工作原理是通过光电效应将光能转换为电荷量，然后通过偏置电压和传输栅极的控制将电荷传输到输出端，最后通过转换电路将电荷转换为电压信号。
在特性测量方面，暗电流、谐振频率、灵敏度和量子效率等参数需要进行测量和控制。
这些特性的测量可以帮助我们了解和优化CCD的性能，提高其在图像传感和科学研究等领域的应用。
3ccd名词解释(一)
3ccd名词解释(一)
3CCD
•3CCD是一种摄像机的成像原理，其由三个CCD图像传感器组成。
•CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）是一种将光学图像转换成电信号的器件。
CCD图像传感器
•CCD图像传感器是一种将光线转换成电子信号的器件，用于捕捉静止或移动图像。
•CCDC图像传感器由成千上万个光敏元件组成，每个光敏元件对应着图像中的一个像素点。
3CCD摄像机
•3CCD摄像机是通过使用三个独立的CCD图像传感器来进行彩色图像捕捉的摄像机。
•三个CCD传感器分别负责捕捉红、绿和蓝三个通道的光信息，最终将三个通道的数据合并生成高质量的彩色图像。
•3CCD摄像机通常用于专业的视频录制、电影拍摄和摄影领域，能够提供更为真实和准确的颜色还原。
3CCD摄像机的优势
•高质量的图像：通过分别捕捉红、绿和蓝三个通道的光信息，3CCD摄像机能够提供更为真实和准确的彩色图像。
•减少色偏：由于每个CCD传感器只捕捉一个颜色通道的光信息，3CCD摄像机能够有效减少颜色偏移问题。
•提高画质：通过使用三个独立的传感器进行图像捕捉，3CCD摄像机能够提供更高的分辨率和细节捕捉能力。
•适用于专业拍摄：由于其高质量的图像和准确的颜色还原能力，3CCD摄像机广泛应用于专业的视频录制、电影拍摄和摄影领域。
注意：本文中的内容仅用于示例，与具体3CCD摄像机产品或技术有无关系。
ccd光谱仪工作原理
ccd光谱仪工作原理
CCD光谱仪工作原理是基于CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）的原理和光电效应原理。
CCD是一种由多个电荷耦合元件组成的光电转换器件，在光电转换过程中，CCD的每个元件接收到的光信号都能够转换为对应的电荷信号。
CCD元件之间通过电荷传输来实现信号的传递和处理。
在CCD光谱仪中，光线首先通过入射口进入仪器，并经过光栅、凹透镜等光学元件进行色散和聚焦。
经过光学系统后，不同波长的光被分解成光谱，并投射到CCD上。
当光线进入CCD时，光子与CCD的表面发生光电转换，产生电子。
这些电子被存储在CCD的电荷阱中，顺序存储在每个感光单元中。
在CCD感光单元中，电荷信号受到控制器的控制，通过逐行读取和逐列读取的方式，将电荷信号转换为电压信号。
控制器将电压信号进行放大、滤波和数字化转换后，得到光谱数据。
最后，经过计算机处理和分析，我们可以得到光谱图像或光谱曲线，实现对样品的光谱分析。
总结来说，CCD光谱仪工作原理是通过将光线转换为电荷信号，并通过电荷传输和数字化转换，最终得到光谱数据，实现对样品的光谱分析。
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CCD图像传感器/电荷耦合元件【摘要】分析一种多功能图像传感器——电荷耦合元件（CCD）的基本结构和工作原理，较为详细的介绍了CCD的彩色成像原理。
【关键词】CCD 阵元原理拜尔滤镜3CCD【正文】1.引言电荷耦合器件(Charge Coupled Device)是70年代初期最先由Bell实验室发明的。
CCD器件以极高的灵敏度、极大的动态范围和宽广的光谱响应范围等特别引人注目。
30年来有关CCD的研究取得惊人的进展,特别是在图像传感器的应用方面。
本文着重介绍CCD器件的工作原理、性能指标和彩色图像成像原理。
讲到CCD的诞生，要提到一位大名鼎鼎的科学家，也就是20世纪最伟大的科学家爱因斯坦。
他成功的解释了光电效应并获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦提出了光量子假说，即光是由一个个光量子组成的，光的能量是不连续的，每个光量子的能量要达到一定数值，才能从金属表面打出电子来。
这解释了光电效应，同时给CCD 提供了理论上的铺垫。
爱因斯坦构建了光与电的桥梁，而后来CCD的发明，正是应用了光电效应理论的结果。
D的简介 CCD,英文全称:Charge-coupled Device，中文全称:电荷耦合元件。
可以称为CCD图像传感器,也叫图像控制器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。
CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号3.半导体的相关知识半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。
在热力学温度零度和没有外界能量激发时，价电子受共价键的束缚，晶体中不存在自由运动的电子，半导体是不能导电的。
但是，当半导体的温度升高（例如室温300K）或受到光照等外界因素的影响，某些共价键中的价电子获得了足够的能量，足以挣脱共价键的束缚，跃迁到导带，成为自由电子，同时在共价键中留下相同数量的空穴。
空穴是半导体中特有的一种粒子。
D光敏元的结构CCD是由几十至几百万个光敏像元按一定规律排列组成的，每个像元就是一个MOS 电容器(大多为光敏二极管)。
MOS单元是CCD结构的基本单元。
它由金属(M)电极、氧化物(O)层和半导体(S)层组成，如图10-9所示。
通常是以单品硅(P型或n型)作基底，其上生长一层薄的二氧化硅，再蒸涂一定形状的金属电极。
D的工作原理假定衬底是p型硅。
在金属电极上施加电压U时，p型区内的多数载流子—空穴将在电场力作用下趋向离开电极，于是形成图中虚线所示的“耗尽区”。
而对少数载流子—电子，电场将把它们引入至“耗尽区”。
因此“耗尽区”成为电子的“陷阱”，称为势阱。
若有光线射入并产生电子--空穴对，则光生空穴将被推斥出“耗尽区”，而光生电子将被吸入势阱。
光能越强.则势阱收集的电子越多。
这个MOS就成为一个光敏元，简称为像素。
人们在半导体硅片上制成大量相互独立的MOS单元，并由各自电极施加相应的电压，就形成大量的势阱。
若有一幅实际的光学图像呈现于器件表面，则各MOS单元势阱中电荷的多少就反映了该像素接收的光能强弱，于是光学图像就变成了电荷分布图样。
这种由大量MOS单元构成的器件就是CCD。
在工作时，被检测对象的光信息通过光学成像系统成像于CCD的光敏面上，CCD 的光敏像元将其上的光强度转换成电荷量。
电荷的多少与光的强弱和照射时间成正比。
接下来CCD在一定频率的时钟脉冲驭动下，将各行数据转移到一个单独、垂直电荷传输的缓存器中，各行的电荷数据被连续读取，并由电荷一电压转换和放大器进行传感.。
CCD作为图像传感器使用时，为了保证图像的细节，必须确定分辨率。
根据采样定理的要求.采样频率应高于所采图像最高空间分辨率的2倍，此外还要保证图像的亮度优处于CCD光电转换特性允许的动态范围之内，以保证转换后的图像信息不失真。
D的特点、基本类型及功能CCD发展于20世纪70-80年代，与其他器件相比，它最突出的特点是以电荷为信号的载体.不同于大多数以电流或电压为信号载体的器件。
CCD的基本功能是电荷存储和电荷转移，因此，CCD工作过程就是信号电荷的产生、存储、传输和检测的过程。
CCD有两种基本类型:一种是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面转移，这类器件称为表面沟道CCD(简称为SCCD ):另一种是电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体内沿一定方向转移，这类器件称为体沟道或埋沟道器件(简称为BCCD). CCD还可以分为线阵和面阵两种，线阵是把CCD像素排成一直线的器件。
面阵是把CCD像素排成一个平面的器件。
CCD图像传感器具有如下三项功能：1.光电变换功能，CCD中的光电二极管受光照会产生电荷，在内部响应于外部光的照射使半导体硅原子中释放出电子。
2.电荷存储功能，CCD感光部分的各单元上设有电极。
在电极上加有电压，在它的下面就会形成电位井。
电位井可以用来存储电荷。
3.电荷的转移(传输功能)，CCD是由许多单元并排在一起的，每个单元上都设有电极，当相邻电极的外加电压较高时，电荷就会向高电压下的电位井移动。
D的各类参数1CCD的幅度和分辨率2量子效率和光谱响应3噪声-暗电荷及读出噪声4动态范围5 扫描制式由于CCD是以电荷作为信号载体的器件，暗电荷在一定程度上将影响CCD的成像质量，因此重点关注暗电流这一参数。
“暗电荷”或“暗电流”是由热效应产生的电荷。
在讨论暗电荷这一指标时应说明其环境温度。
一般是用在某一温度下,每秒(甚至是每小时)每个阵元所产生的电子数衡量暗电荷的多少。
CCD 暗电流由耗尽区的耗尽区暗电流、场自由区的扩散电流和Si －Si O2 界面的表面暗电流组成，其中的表面暗电流占主导地位消除方法1.冷却法：消减暗电荷的方法是冷却探测器,冷却温度越低,其暗电流也越少.2.MPP (Multipinned-phase多相钉扎)技术可更为有效地抑制暗电荷,它是在硅层中掺杂一定量的硼,而对各个栅极的时钟相位(Clock Phases)加以适当的偏压,把势阱中的暗电荷驱赶出去.下图是采用MPP技术与不用MPP的结果对比8.彩色成像原理从上述原理过程中，我们看到CCD可以感测光信号的强度和位置。
开始萌芽阶段的CCD的性能并不出色，它只能感应亮度信息，而不感应色彩信息。
接下来，我们将探究一下CCD的彩色成像原理：1.基于拜尔滤镜的单CCD彩色成像原理基于 Bayer滤波的彩色面阵 CCD，像元表面按照 Bayer规律增加红（R）、绿色（G）或蓝色（B）滤光片（图１），每个像元能够敏感一种基色灰度。
对于基于 RGB的彩色图像，每个像素均需具有R、G 及B 灰度值。
各像素其他两种基色灰度值是据与之相邻像元所敏感的基色灰度值，通过插值计算得到的。
目前，采用单片面阵CCD获取彩色图像的方式广泛应用于民用数码相机及遥感成像设备。
2.3CCD技术光线如果通过一种特殊的棱镜后，会被分为红，绿，蓝三种颜色，而这三种颜色就是我们电视使用的三基色，通过这三基色，就可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。
如果分别用一片CCD接受每一种颜色并转换为电信号，然后经过电路处理后产生图像信号，这样，就构成了一个3CCD系统。
和单CCD相比，由于3CCD分别用3个CCD转换红，绿，蓝信号，拍摄出来的图像从彩色还原上要比单CCD来的自然，亮度以及清晰度也比单CCD好。
但由于使用了三片CCD，3CCD摄像机的价格要比单CCD贵很多。
9.关于CCD与CMOS技术的异同CCD是一个泛称，即电荷耦合元件。
我们通常所说的CCD是指的使用TTL加工工艺的CCD，而CMOS是使用CMOS加工工艺的CCD。
在光电转换获取图像的原理上并无不同。
不过在拾取信号的时CCD同时读取所有信息，CMOS是按行滚动读取的，ROLLING EFFECT就是由这种滚动读取的特点所造成的。
TTL是低阻器件，抗干扰特性好，电流控制，所以电流大，耗电多，发热也严重。
而CMOS是高阻器件，电压控制，易被干扰，不过电流小，很省电。
TTL类似二极管，而CMOS类似场效应管。
TTL的运行速度比CMOS 快，因为比CMOS发明的更早，技术积累上CCD要更深一些，在CMOS技术不完备的情况下，以前的CCD在画质上比CMOS好很多，所以舆论普遍认为CCD。
有更好的影像质量。
不过在佳能等公司的努力下，现在的CMOS在大幅面上已经可以和CCD相抗衡了。
但是CCD干扰小的特性在小幅面上还是有得天独厚的优势，所以我们所看到的大多数数码相机还是用的CCD。
10.未来的发展如果说到未来，也许在不久的将来CCD终究会完成它的历史使命，退出这个市场，让位给更廉价，效果不逊色的CMOS传感器，但是我们不能否认在数码影像替代传统模拟影像的道路上，CCD扮演了重要的角色，这种对于影像质量不妥协的态度，也注定了它作为经典而流传。
【参考文献】1.面阵CCD 电荷耦合器件的特点及原理分析，2.单锦安，尚世铉.电荷耦合器件(CCD)，物理实验，第20卷第1期.D发明者荣获诺贝尔奖，影像视觉,2009.4.从诺贝尔奖看CCD的前世今生5.程书博等. 科学级光学CCD暗电流及机械快门时间响应特性测试,光学学报，第32卷第2期，2012.2.6.雷仁方. MPP CCD 暗电流温度特性研究, Electronic Sci. ＆Tech. / Feb. 15,2012.7.杨永明.基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数.8.李定川.3CCD彩色摄像机原理及主要技术分析.。