固态图像传感器 更新时间：2011-05-27 11:20

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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与移位寄存器构成的集成化、功能化的光电器件。光敏单元简称为“像素”或“像点”，它们本身在空间上、电气上是彼此独立的。 固态图像传感器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电信号“图像”，即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。然后利用移位寄存器的功能将这些电荷包在时钟脉冲控制下实现读取与输出， 形成一系列幅值不等的时序脉冲序列。

固态图像传感器的分类

• 从使用观点，可将固态图像分为线型和面型固态两类。根据所用的敏感器件不同， 又可分为 CCD,MOS 线型传感器以及 CCD,MOS 面型传感器等线型固态图像传感器主要用于测试、传真和光学文字识别技术等方面，面型固态图像传感器的发展方向主要用作磁带录像的小型照相机。

固态图像传感器的特性

• ①.调制传递函数 MTF 特性:固态图像传感器是由像素矩阵与相应转移部分组成的。固态的像素尽管己做得很小，并且其间隔也很微小，但是，这仍然是识别微小图像或再现图像细微部分的主要障碍。

  ②.输出饱和特性:当饱和曝光量以上的强光像照射到图像传感器上时，传感器的输出电压将出现饱和， 这种现象称为输出饱和特性。 产生输出饱和现象的根本原因是光敏二极管或 MOS电容器仅能产生与积蓄一定极限的光生信号电荷所致。

  ③.暗输出特性:暗输出又称无照输出，系指无光像信号照射时，传感器仍有微小输出的特性，输出来源于暗〔无照)电流。

  ④.灵敏度:单位辐射照度产生的输出光电流表示固态图象传感器的灵敏度，它主要与固态图像传感器的像元大小有关。

  ⑥.弥散:饱和曝光量以上的过亮光像会在象素内产生与积蓄起过饱和信号电荷，这时，过饱和电荷便会从一个像素的势阱经过衬底扩散到相邻像素的势阱。这样，再生图像上不应该呈现某种亮度的地方反而呈现出亮度，这种情况称为弥散现象。

  ⑥.残像:对某像素扫描并读出其信号电荷之后，下一次扫描后读出信号仍受上次遗留信号电荷影响的现象叫残像。

  ⑦.等效噪声曝光量:产生与暗输出(电压)等值时的曝光量称为传感器的等效噪声曝光量。

固态图像传感器的应用

• 1、自动测量因为固态图像传感器所感知的光像之光强，是被测对象与背景光强之差。因此，就具体测量技术而言，测量精度与两者比较基准值的选定有关，并取决于传感器像素数与透镜视场的比值。为提高测量精度应当选用像素多的传感器并且应当尽量缩短视场。

  2、图像识别

  (1)传真技术用线型固态图像传感器作传真装置的输入环节，与通常用的机械扫描或电管式的相比，有许多优点，如机械转动部分少、可靠性好、速度快、而且体积小、重量轻。

  (2)光学文字识别装置固态图像传感器还可用作光学文字识别装置的“读取头”。光学文字识别装置(OCR)的光源可用卤素灯。 光源与透镜间设置红外滤光片以消除红外光影响。 每次扫描时间为 300Ns， 因此，可作到高速文字识别。

  3、在线检查、识别与控制CCD 光电传感器的光电检测能力与微处理器〔NP)的信号处理能力结合起来便能大大扩展CCD 的应用前景，例如用来对在线零件的图形检查与识别，从而提高了生产自动化的水平和产品质量。

固态图像传感器的应用前景

• 由于固态图像传感器是一种高精度的，其应用已渗透到工业生产的各部门，尤其在精细加工、机器人技术、工业自动化领域中有着广泛的应用，为我国国民经济发展起了重大作用。相信随着固态图像传感器制作技术的提高及图像处理软件的进一步发展，固态图像传感器的应用前景将更为广阔。