视觉传感器学习教案

1、会计学1视觉视觉(shju)传感器传感器第一页，共27页。第2页/共27页第二页，共27页。第3页/共27页第三页，共27页。Coupled DeviceCMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）。，金属氧化物半导体元件）。第4页/共27页第四页，共27页。输方面所取得的开创性成就输方面所取得的开创性成就”。两位美国。两位美国科学家的获奖理由为科学家的获奖理由为“发明了一种成发明了一种成像半导体电路，即像半导体电路，即CCD(电荷耦合器件电荷耦合器件)传感传感器器”。第5页/共27页第五页，共27页。第6页/共27页第六页，

2、共27页。表面沟道表面沟道CCD:电荷电荷(dinh)包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面转移。包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面转移。体沟道体沟道CCD:电荷电荷(dinh)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。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。第7页/共27页第七页，共27页。第8页/共27页第八页，共27页。第9页/共27页第九页，共27页。CCD是由规则排列的是由规则排列的 金属金属氧化物氧化物半导体半导体 电容阵列电容阵列(zhn li)组成。组成。第10页/共27页第十页，共27页。 如图，加电压如图，加电压VG

3、,在电场作用下，多数载流子空穴被排斥驱赶，形成一个耗尽区。而对于少数载流子电子则被吸引在电场作用下，多数载流子空穴被排斥驱赶，形成一个耗尽区。而对于少数载流子电子则被吸引(xyn)到耗尽区，耗尽区对于带负电的电子来讲是一个电势很低的区域，称为到耗尽区，耗尽区对于带负电的电子来讲是一个电势很低的区域，称为“势阱势阱”。势阱积累电子的多少取决于势阱的深度，界面势的大小与所加电压成正比。势阱积累电子的多少取决于势阱的深度，界面势的大小与所加电压成正比。 光入射到半导体硅片上，在光子的作用下，半导体形成空穴光入射到半导体硅片上，在光子的作用下，半导体形成空穴电子对，势阱内吸收光电子的数量与入射光势阱附

4、近的光强成正比。电子对，势阱内吸收光电子的数量与入射光势阱附近的光强成正比。 一个一个MOS结构单元称为光敏单元或一个像素；而将一个势阱所吸收的若干个光生电荷称为一个电荷包。结构单元称为光敏单元或一个像素；而将一个势阱所吸收的若干个光生电荷称为一个电荷包。 第11页/共27页第十一页，共27页。 通常在半导体硅片上制成有成千上万个相互通常在半导体硅片上制成有成千上万个相互(xingh)独立的独立的MOS光敏单元，如果在金属电极上加上正电压，则在半导体硅片上就形成成千上万个相互光敏单元，如果在金属电极上加上正电压，则在半导体硅片上就形成成千上万个相互(xingh)独立的势阱。如果此时照射在这些光

5、敏单元上是一副明暗起伏的图像，那么这些光敏元就会产生出一副与光照强度相对应的光电荷图像，因而得到影像信号。独立的势阱。如果此时照射在这些光敏单元上是一副明暗起伏的图像，那么这些光敏元就会产生出一副与光照强度相对应的光电荷图像，因而得到影像信号。信号存贮信号存贮 CCD器件每一单元（每一像素）称为一位，有器件每一单元（每一像素）称为一位，有256位、位、1024位、位、2160位等线阵位等线阵CCD。 CCD中每一位含有中每一位含有MOS电容的个数即为电容的个数即为CCD的相数，二相相位差为的相数，二相相位差为180，三相相位差为，三相相位差为120，四相相位差为，四相相位差为90。 将时序将时

6、序(sh x)脉冲加到脉冲加到CCD驱动电路上循环时，实现信号电荷的定向移动和耦合。驱动电路上循环时，实现信号电荷的定向移动和耦合。信号传输信号传输第12页/共27页第十二页，共27页。信号信号(xnho)传输传输和耦合和耦合第13页/共27页第十三页，共27页。少数少数(shosh)载流子呗收集到势阱中形成信号电载流子呗收集到势阱中形成信号电荷。荷。 N为入射光的电子流速率；为入射光的电子流速率；A为光敏单元的受为光敏单元的受光面积；光面积；t为光注入时间。为光注入时间。第14页/共27页第十四页，共27页。第15页/共27页第十五页，共27页。第16页/共27页第十六页，共27页。第17页/共27页第十七页，共27页。第18页/共27页第十八页，共27页。第19页/共27页第十九页，共27页。第20页/共27页第二十页，共27页。第21页/共27页第二十一页，共27页。第22页/共27页第二十二页，共27页。第23页/共27页第二十三页，共27页。单色相机单色相机(xingj)第24页/共27页第二十四页，共27页。