固态成像器件原理及应用第一讲-绪论.ppt

2020年3月19日第1页 固态成像器件原理及应用 长春理工大学刘智2008年10月10日 2020年3月19日第2页 主要内容 一 课程简介二 主要内容三 绪论四 小结五 作业 2020年3月19日第3页 一 课程简介 本课程将对固态图像传感器的发展历史进行简要的了解 掌握图像传感器的基本概念 种类及其应用方式 成像系统相关知识介绍 图像传感器简要介绍 种类 性能参数等 理解固态成像器件的主要成员 CCD和CMOS图像传感器的工作原理和应用方法 在上述基础上 了解基于固态成像器件的图像应用系统的构建方法 2020年3月19日第4页 参考文献 米本和也著 CCD CMOS图像传感器基础与应用 科学出版社 2007年从CCD图像传感器的基本工作原理出发 利用丰富的插图 简明易懂地介绍CCD图像传感器的各种构造及工作方式 各种特性和应用技术等 另外 也对随着片上系统的研发成功在广泛领域期待应用的CMOS图像传感器 如特征与技术 片上系统等进行详细介绍 2020年3月19日第5页 参考文献 王庆有著 图像传感器应用技术 电子工业出版社 2003年从应用的角度讲述CCD CMOS半导体图像传感器和热像图像传感器等的基本工作原理 基本特性与特性参数 典型图像传感器的驱动方式及其与计算机的接口方法 典型光源 光学系统的基本概念与计算方法等 最后列举了一些典型的应用实例 2020年3月19日第6页 二 课程主要内容 图像与图像传感器的历史与现状图像传感器技术简介成像系统技术基础固态图像传感器原理和特性固态图像传感器的应用 2020年3月19日第7页 三 绪论 图像及其重要作用图像的获得图像传感器的定义图像传感器的起源图像传感器发展历史图像传感器的发展现状图像传感器的主要用途什么是固态图像传感器 参考文献作业 2020年3月19日第8页 图像及其重要作用 这些由星际尘埃及气体组成的云气 如同纤柔娇贵的宇宙花瓣 远远地盛开在1300光年远的仙王座恒星丰产区 有时它被称为彩虹星云 有时人们又叫她艾丽斯星云 而被编入目录的则是NGC7023 2020年3月19日第9页 雄伟的螺线星系NGC4414 距离地球大约60万光年 2020年3月19日第10页 三裂星云位于黄道星座之一的人马座 射手座 内 也常被称为M20 星云内的恒星诞生过程 不仅产生了五彩缤纷的色彩 也造成纷扰混乱的景象 2020年3月19日第11页 2020年3月19日第12页 2020年3月19日第13页 图像及其重要作用 红外图像 红外相机获得的图像 2020年3月19日第14页 2020年3月19日第15页 图像及其重要作用 图像 一个物体或事物的形象化描述 1 图像是物体集合的一个子集 2020年3月19日第16页 图像及其重要作用 人类获取的信息中超过70 是图像信息 获取图像信息是人类文明生存和发展的基本需要 也是获取信息最方便和最快捷的手段 为了尽可能地获得不同光谱段 不同环境下清晰 亮度 对比度较好的图片 需要有高质量的图像传感器和图像采集系统 2020年3月19日第17页 图像的获取 2020年3月19日第18页 图像的获取 2020年3月19日第19页 2020年3月19日第20页 图像的获取 哈勃空间望远镜 HubbleSpaceTelescope 缩写为HST 是以天文学家爱德温 哈勃 EdwinPowellHubble 为名 在轨道上环绕着地球的望远镜 它的位置在地球的大气层之上 因此获得了地基望远镜所没有的好处 影像不会受到大气湍流的扰动的影响 1990年发射之后 已经成为天文史上最重要的仪器 它已经填补了地面观测的缺口 帮助天文学家解决了许多根本上的问题 对天文物理有更多的认识 哈勃的使天文学家能够获得的最深入 最敏锐的 的光学影像 2020年3月19日第21页 2020年3月19日第22页 图像的获取 图像传感器靶面 靶面 图像传感器的光敏面放在光学系统的像面 U V 2020年3月19日第23页 图像的获取 2020年3月19日第24页 其中光电成像器件是光电成像系统的核心 图像的获取 2020年3月19日第25页 图像传感器的定义 图像传感器是一种光电变换器件 它将传感器感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的 图像 电信号 按照工作方式 可分为直视型光电成像器件 非直视型光电成像器件 按照成像光谱分布 可分为红外 可见光 紫外 X射线 亚毫米波等非可见辐射探测用图像传感器 按照发展历史和制造工艺 可分为电真空器件 固态成像器件 2020年3月19日第26页 图像传感器的起源及发展 1873年 光电导现象的发现 史密斯 1900年 光的量子属性被发现 普朗克 1916年 量子理论的完善 爱因斯坦 揭示了内光电效应的本质 1887年 发现紫外辐射对放电过程的影响 赫兹 20世纪初光电发射基本定律的建立 斯托列托夫 爱因斯坦 勒纳 1923年 光电摄像管 iconoscope 诞生 Zworykin 1929年 红外变像管 科勒 1936 1963年 像增强器 格列胥 萨默 西蒙 伊文思 2020年3月19日第27页 图像传感器发展历史 1923年 真空光电摄像管 2020年3月19日第28页 图像传感器发展历史 2020年3月19日第29页 图像传感器发展历史 2020年3月19日第30页 图像传感器发展历史 1936年 像增强器 2020年3月19日第31页 图像传感器发展历史 像增强器获得的图像 2020年3月19日第32页 图像传感器发展历史 紫外变像管 2020年3月19日第33页 图像传感器的主要用途 工业检测安防监控成像侦察玩具 2020年3月19日第34页 什么是固态图像传感器 固态图像传感器是指在同一半导体衬底上布设的若干光敏单元和移位寄存器构成的集成化 功能化的光电器件 固态图像传感器是利用光电器件的光 电转换功能 将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的 图像 电信号的一种功能器件 即利用光敏单元的光电转换功能将投射到光敏单元上的光学图像转换成 图像 电信号 2020年3月19日第35页 什么是固态图像传感器 固态图像传感器的结构有线列阵和面列阵两种形式 它将光强的空间分布转换为与光强成比例的大小不等的电荷包空间分布 与光强成比例的大小不等的电荷包通过移位寄存器形成一系列幅值不等的时序脉冲序列输出 2020年3月19日第36页 什么是固态图像传感器 固态图像传感器具有体积小 重量轻 析像度高 功耗低和低电压驱动等优点 目前已广泛应用于图像处理 电视 自动控制 自动测量 资源普查 成像侦查和机器人等领域 分为CCD和CMOS两种 2020年3月19日第37页 2020年3月19日第38页 2020年3月19日第39页 国内从事图像传感器的公司北京凌云光视数字图像技术有限公司北京微视凌志数字图像技术公司北京大恒图像技术公司 2020年3月19日第40页 二 光电成像器件的类型 光电成像器件 成像原理 扫描型 非扫描型 真空电子束扫描 固体自扫描 CCD 光电型 热电型 热释电摄像管 光电发射式摄像管 光电导式摄像管 变像管