1、教學進度圖像傳感器的概述圖像傳感器的概述光電技術基礎光電技術基礎光源光源CCD圖像傳感器基本工作原理圖像傳感器基本工作原理典型面陣典型面陣ICCD視頻信號處理及視頻信號處理及計算機數據采集計算機數據采集圖像傳感器的典型應用圖像傳感器的典型應用典型線陣典型線陣ICCD圖像傳感器基本原理及電視制式圖像傳感器基本原理及電視制式第六講第六講 典型線陣典型線陣CCD圖像傳感器圖像傳感器不同的線陣不同的線陣CCD具有不同的特點，適用于不同的具有不同的特點，適用于不同的應用場合。應用場合。 本章從應用的角度介紹幾種典型線陣本章從應用的角度介紹幾種典型線陣CCD的基的基本結構、特性參數、驅動方式和應用特點。本

2、結構、特性參數、驅動方式和應用特點。p 典型單溝道線陣典型單溝道線陣CCD-TCD1209Dp 典型雙溝道線陣典型雙溝道線陣CCD-TCD1206SUPp 具有具有積分時間調整積分時間調整功能的線陣功能的線陣CCD-TCD1205Dp 并行輸出并行輸出的線陣的線陣CCDp 用于用于光譜探測光譜探測的高性能線陣的高性能線陣CCDp 彩色線陣彩色線陣CCDp 環形線陣環形線陣CCD第六講第六講 典型線陣典型線陣CCD圖像傳感器圖像傳感器一、典型單溝道線陣一、典型單溝道線陣CCDLinear Image Sensor CCDPDF說明書說明書1 、TCD1209D的基本結構的基本結構 TCD1209

3、D為典型的為典型的二相二相單溝道單溝道型線陣型線陣CCD圖像傳感器，圖像傳感器，其其基本結構基本結構、工作原理工作原理及及驅動電路驅動電路等都具有典型性。等都具有典型性。結構組成：結構組成：Photo Diode/轉移柵轉移柵/CCD模擬移位寄存器模擬移位寄存器/輸出單元輸出單元每個光敏單元尺寸每個光敏單元尺寸1414um，相鄰兩光敏單元中心距，相鄰兩光敏單元中心距14um，光敏單元總長度光敏單元總長度28.672mm（204814um）有效像敏區域(2048個)被遮蔽光電二極管(前19個后8個共27個)1）為何）為何PD最左邊為最左邊為D13？還有？還有D0D12嗎？嗎？ 所有的光電二極管已

4、經在此圖給出，總共所有的光電二極管已經在此圖給出，總共2048+27=2075個。即沒有實物存在個。即沒有實物存在的的D0D12。它們只是虛設的單元。它們只是虛設的單元(在移位寄存器中有在移位寄存器中有12組對應單元組對應單元)2）遮蔽的）遮蔽的27個個PD的作用？的作用？ 獲得暗電流等信息用于對有效信號處理獲得暗電流等信息用于對有效信號處理3）根據原理圖請問）根據原理圖請問CCD模擬移位寄存器的驅動電極至少多少？模擬移位寄存器的驅動電極至少多少？（2048+27+13）2 = 4176個。個。轉移柵與光敏陣列及移位寄存器的交疊結構轉移柵與光敏陣列及移位寄存器的交疊結構Up為光敏單元；為光敏單

5、元；CR1為為CCD模擬移位寄存器的一個電極；模擬移位寄存器的一個電極；SH為轉移柵為轉移柵（shift gate）輸入信號輸入信號 高電平高電平:溝通光敏陣列和移位寄存器溝通光敏陣列和移位寄存器,信號電荷轉移到信號電荷轉移到CR1勢阱勢阱 低電平低電平:隔離二者隔離二者,光敏單元陣列積分光敏單元陣列積分,移位寄存器逐位輸出；移位寄存器逐位輸出； 轉移脈沖轉移脈沖SH高電平時高電平時, CR1脈沖也應為高電平；脈沖也應為高電平； SH的下降沿時，的下降沿時，CR1也也為高電平，以保證信號完為高電平，以保證信號完整轉移成功。整轉移成功。(時序及電平要求之一時序及電平要求之一) RS脈沖和脈沖和C

6、R脈沖的時序關系？脈沖的時序關系？2 、TCD1209D的基本工作原理的基本工作原理 TCD1209D的驅動脈沖波形圖（掌握）的驅動脈沖波形圖（掌握）TCD1209D的驅動脈沖波形圖的驅動脈沖波形圖（說明書截圖）（說明書截圖） TCD1209D五路驅動脈沖組成及作用：五路驅動脈沖組成及作用： 轉移脈沖轉移脈沖SH（溝通（溝通/阻隔阻隔 PD 和和 CCD；控制光積分時間）；控制光積分時間） 驅動脈沖驅動脈沖CR1 （配合（配合CR2把信號電荷從把信號電荷從CCD右向左移動）右向左移動） 驅動脈沖驅動脈沖CR2（其中其中CR2B代表代表CCD移位寄存器的最后一個電極）移位寄存器的最后一個電極）

7、復位脈沖復位脈沖RS（清除上一次未來得及轉移走留在輸出二極管中的電荷）（清除上一次未來得及轉移走留在輸出二極管中的電荷） 緩沖控制脈沖緩沖控制脈沖CP（過濾掉輸出信號的尖脈沖噪聲）（過濾掉輸出信號的尖脈沖噪聲）u行周期：行周期：SH的周期。的周期。必須大于必須大于2088個轉移脈沖個轉移脈沖CR1的周期；的周期；uOS輸出信號的構成：輸出信號的構成：虛設單元虛設單元/啞元啞元/有效信號有效信號/檢測單元等；檢測單元等；檢測一行結束檢測一行結束 根據根據TCD1209D說明書中的驅動脈沖波形圖及脈沖時序要求說明書中的驅動脈沖波形圖及脈沖時序要求設計。設計。3 、TCD1209D的驅動電路的驅動電

8、路 驅動實現的方法有：驅動實現的方法有： 1）采用分立元件及）采用分立元件及74系列芯片；系列芯片； 2）利用可編程邏輯陣列）利用可編程邏輯陣列CPLD或或FPGA； 3）EPROM(順序輸出狀態數據順序輸出狀態數據)； 4）單片機（）單片機（按時間順序輸出已存波形按時間順序輸出已存波形） 5）數字信號處理器）數字信號處理器DSP；數字電子技術數字電子技術VHDLTCD1209D的驅動脈沖時序要求的驅動脈沖時序要求驅動電路的設計思路：驅動電路的設計思路： 1）各脈沖的周期關系及占空比分析；）各脈沖的周期關系及占空比分析；2）確定脈沖之間的邏輯及時序關系；）確定脈沖之間的邏輯及時序關系；所采用的

9、主要器件：所采用的主要器件：1）晶振）晶振/電阻電阻/非門組成的石英晶體振蕩器；非門組成的石英晶體振蕩器；2）二進制計數器，實現分頻目的以及脈沖計數；）二進制計數器，實現分頻目的以及脈沖計數；3）基本的非門）基本的非門/與門與門/或非門或非門/觸發器等器件；觸發器等器件；分立元件方法實現分立元件方法實現基于基于VHDL和和CPLD的驅動電路設計（推薦）的驅動電路設計（推薦）SH模塊代碼模塊代碼CCD模塊代碼模塊代碼EPROM驅動方法驅動方法單片機驅動方法單片機驅動方法基于基于DSP的驅動方法的驅動方法4 、TCD1209D的特性參數的特性參數 TCD1209D優點：速度快優點：速度快;靈敏度高

10、靈敏度高;動態范圍寬動態范圍寬; 像敏單元不均勻性好像敏單元不均勻性好;功耗低功耗低;光譜響應范圍寬光譜響應范圍寬1) 光譜響應特性光譜響應特性 光譜響應的峰值波長為光譜響應的峰值波長為550nm;短波響應在短波響應在400 nm處大于處大于70%;光譜響應的長波限在光譜響應的長波限在1100nm;（Si基底）基底）50%飽和曝光量作用下飽和曝光量作用下:各像敏單元輸出信號電壓與均值電壓的最大差值各像敏單元輸出信號電壓與均值電壓的最大差值各個像敏單元輸出信號的均值電壓各個像敏單元輸出信號的均值電壓%PRNUUU像敏單元不均勻性像敏單元不均勻性典型值為典型值為3%，雙溝道線陣，雙溝道線陣CCD達

11、不到。達不到。2) 靈敏度靈敏度R 線陣線陣CCD的靈敏度參數定義為的靈敏度參數定義為:單位曝光量單位曝光量的作用下器件的的作用下器件的輸出信號電壓輸出信號電壓，即，即 式中的式中的UO為線陣為線陣CCD輸出的信號電壓，輸出的信號電壓，HV光敏面上的曝光量。光敏面上的曝光量。 VOHUR TCD1209D的飽和曝光量的飽和曝光量SE僅為僅為0.06(lxs)滿月時地面光照度為滿月時地面光照度為 0.1 lx; 弦月時為弦月時為 0.01 lx; 陰天為陰天為 1000 lx線陣線陣CCD的靈敏度的另一表示方法：飽和曝光量（的靈敏度的另一表示方法：飽和曝光量（SE）SE定義定義:器件的器件的輸出

12、信號電壓飽和時光敏面上的曝光量輸出信號電壓飽和時光敏面上的曝光量。飽和曝光量越小，表明靈敏度越高。飽和曝光量越小，表明靈敏度越高。3） 動態范圍動態范圍DR 動態范圍參數動態范圍參數DR定義：定義：飽和輸出電壓飽和輸出電壓與與暗信號電壓暗信號電壓之比。之比。DAkUUDRSAT動態范圍越高的器件品質越高。動態范圍越高的器件品質越高。 USAT：CCD的飽和輸出電壓，的飽和輸出電壓，UDAK為：為：CCD沒有光照射時的輸出電壓沒有光照射時的輸出電壓（暗信號電壓）（暗信號電壓）4） 其他參數：其他參數：5 ）TCD1209D的外形尺寸的外形尺寸 TCD1209D為為DIP22封裝形式的封裝形式的雙

13、列直插型器件雙列直插型器件，外形尺寸如圖，外形尺寸如圖5-7所示。所示。器件的外形尺寸為總長器件的外形尺寸為總長41.6mm，寬，寬10.16mm，高，高7.7mm；器件的光敏單元總；器件的光敏單元總長為長為28.672mm；光敏單元（像敏面）距離器件表面玻璃光敏單元（像敏面）距離器件表面玻璃的距離為的距離為1.72mm，表面玻璃的厚度為表面玻璃的厚度為0.70.1 mm。 二、二、典型雙溝道線陣典型雙溝道線陣CCD器件器件TCD1206SUP 目前最具有典型性的雙溝道器件為目前最具有典型性的雙溝道器件為TCD1206SUP，該器件，該器件廣泛應用于物體外形尺寸的非接觸自動測量領域廣泛應用于物

14、體外形尺寸的非接觸自動測量領域，是一種較，是一種較為理想的一維光電探測器件。為理想的一維光電探測器件。 1、 TCD1206SUP的基本結構的基本結構 像敏單元數目：像敏單元數目： 2160 像元像元像敏單元大小：像敏單元大小： 14um14um14um（相鄰像元中心距）（相鄰像元中心距）光敏區域：光敏區域： 采用高靈敏度采用高靈敏度PN 結作為光敏單元結作為光敏單元時鐘：時鐘： 二相（二相（5V）封裝形式：封裝形式： 22 腳腳DIP 封裝封裝光電二極管的數量為：光電二極管的數量為：2160+(74-12)=2222。存儲柵：存儲光生電荷的存儲柵：存儲光生電荷的MOS電容存儲陣列。電容存儲陣

15、列。2、 TCD1206SUP的的工作原理四路驅動脈沖：四路驅動脈沖：SH、CR1、CR2、RS；驅動電路的產生可仿照驅動電路的產生可仿照TCD1209D實現；實現；1118TCD1206SUP與與1209D的不同點：的不同點：p OS端總共輸出端總共輸出2236個信號，由于兩列并行傳輸。所以一個個信號，由于兩列并行傳輸。所以一個SH周期至少要有周期至少要有2236/2=1118個個 驅動脈沖驅動脈沖CR1的周期的周期p 補償信號補償信號DOS反映了反映了CCD的暗電流特性，也反映了的暗電流特性，也反映了CCD在在復位脈沖作用下信號傳輸溝道產生的容性干擾。復位脈沖作用下信號傳輸溝道產生的容性干

16、擾。p OS信號含有經光積分的有效光電信號，也含有被復位脈沖信號含有經光積分的有效光電信號，也含有被復位脈沖RS作用下信號傳輸溝道產生的容性干擾。因此作用下信號傳輸溝道產生的容性干擾。因此可以利用差可以利用差分放大器將分放大器將DOS，OS信號之間的共模干擾抑制掉。信號之間的共模干擾抑制掉。經過放經過放大與抑制共模干擾作用后，脈沖波形圖見下頁大與抑制共模干擾作用后，脈沖波形圖見下頁引入了兩個同步脈沖引入了兩個同步脈沖HC及及SPHC周期和周期和SH相同相同, 占空比不同占空比不同 HC上升沿對應上升沿對應CCD第一個有效像素單元第一個有效像素單元S1的有效期間，的有效期間，以它為以它為行同步脈

17、沖行同步脈沖更合理。更合理。 SP與像敏單元同步的采樣脈沖，常用做與像敏單元同步的采樣脈沖，常用做采樣控制信號采樣控制信號。3、 TCDl206SUP的驅動電路的驅動電路 經經反向驅動器反向驅動器74HC04P反向后加反向后加到到TCD1206SUP的的相應管腳上。該器相應管腳上。該器件將輸出件將輸出OS信號信號及及DOS信號。其中信號。其中OS信號含有經過信號含有經過光積分的有效光電光積分的有效光電信號，信號，DOS輸出的輸出的是補償信號。是補償信號。 1）驅動簡便）驅動簡便 CCD芯片內部設置了電平轉換驅動器電路芯片內部設置了電平轉換驅動器電路2）靈敏度高）靈敏度高 光電靈敏度光電靈敏度4

18、5v/(lx.s)，飽和曝光量為飽和曝光量為0.037lx.s3）光譜響應）光譜響應決定可以用于決定可以用于可見光譜區域的光譜探測和尺寸測量可見光譜區域的光譜探測和尺寸測量m為為550nm，與人，與人眼的光譜響應峰眼的光譜響應峰值波長很接近；值波長很接近；長波截止波長為長波截止波長為1100nm，短波截，短波截止波長可延長到止波長可延長到紫 外 譜 區 。紫 外 譜 區 。 4、 TCD1206SUP的特點的特點 4）溫度特性）溫度特性 變化不明顯變化不明顯 歸功于歸功于差分放大器抑制共模干擾差分放大器抑制共模干擾5）積分時間與暗電壓）積分時間與暗電壓的變化關系的變化關系 5 、TCD1206

19、SUP的特性參數的特性參數 特性參數特性參數符符 號號 最小最小值值 典型值典型值 最大值最大值 單單 位位靈敏度靈敏度 R33 45 56 V/lxs 光響應非均勻性光響應非均勻性 PRNU 10 20 寄存器不平衡性寄存器不平衡性 RI 3 飽和輸出電壓飽和輸出電壓 VSAT 1.5 1.7 V 飽和曝光量飽和曝光量 SE 0.037 lx lxs s 暗信號電壓暗信號電壓 VDRK 1 2 mV 暗信號電壓暗信號電壓非均勻性非均勻性DSNU 2 3 mV 直流電源耗散直流電源耗散 PD 140 180 mW 總轉移效率總轉移效率 TTE 92 輸出阻抗輸出阻抗 ZO 1.0 kk 直流信

20、號輸出電壓直流信號輸出電壓 VOS 4.5 4.5 5.5 V 雙溝道器件的信號分別通過兩個移位寄存器溝道輸出，這會造成輸出信號的雙溝道器件的信號分別通過兩個移位寄存器溝道輸出，這會造成輸出信號的奇偶性，必然影響器件像敏單元的不均勻性參數。奇偶性，必然影響器件像敏單元的不均勻性參數。 在光照度較低在光照度較低/較強時的情況下，可以通過增長較強時的情況下，可以通過增長/縮短光積分縮短光積分時間的方式使輸出信號達到所希望的幅度；時間的方式使輸出信號達到所希望的幅度；積分時間的調整功能對于積分時間的調整功能對于CCD的應用是非常重要的。的應用是非常重要的。 廣泛應用在廣泛應用在條碼掃描識別條碼掃描識

21、別等光電輸入設備。等光電輸入設備。 三、三、具有具有積分時間調整功能積分時間調整功能(電子快門電子快門)的線陣的線陣CCD-如何實現？如何實現？TCD1205D為具有積分時間調整功能的線陣為具有積分時間調整功能的線陣CCD器件。器件。 1、TCD1205D的基本結構的基本結構 雙溝道型線陣雙溝道型線陣CCD器件，封裝形式為器件，封裝形式為22腳的雙列直插型。腳的雙列直插型。像素尺寸：像素尺寸：1420014（長（長高高間距）單位：微米間距）單位：微米有效像敏單元數目：見下圖有效像敏單元數目：見下圖增強信號電壓脈沖增強信號電壓脈沖積分控制柵積分控制柵轉移柵轉移柵與與TCD1206SUP的區別：的

22、區別：積分柵：積分柵：和和TCD1206SUP的存儲柵相同，不同的是要外加光積分控制脈沖的存儲柵相同，不同的是要外加光積分控制脈沖ICGICG低電平：光積分柵失去積分作用；低電平：光積分柵失去積分作用；ICG高電平：積分柵才能積累光生電荷高電平：積分柵才能積累光生電荷。從而實現從而實現通過控制通過控制ICG電平來控制器件的曝光時間電平來控制器件的曝光時間，可稱作，可稱作“電子快門電子快門”。2、TCD1205D的基本工作原理的基本工作原理 方案一方案一在一個轉移脈沖在一個轉移脈沖SH周期中，只有在光積分電極周期中，只有在光積分電極ICG為高電平期間光積分柵為高電平期間光積分柵才能建立起深勢阱，

23、也才能進行光積分。才能建立起深勢阱，也才能進行光積分。一個行周期中兩次轉移一個行周期中兩次轉移2、TCD1205D的基本工作原理的基本工作原理 改變積分時間方案二方案二一個行讀出周期中設置兩個轉移脈沖一個行讀出周期中設置兩個轉移脈沖SH： 第第1個轉移脈沖的高電平對應于移位寄存器驅動脈沖個轉移脈沖的高電平對應于移位寄存器驅動脈沖CR1的的低電平，使移位寄存器低電平，使移位寄存器CR1電極不形成深勢阱，光積分電極下電極不形成深勢阱，光積分電極下積累的信號電荷無法倒入積累的信號電荷無法倒入CR1電極，即無法將信號電荷轉移到電極，即無法將信號電荷轉移到移位寄存器中，從而之前積累的信號電荷白白地倒掉。

24、移位寄存器中，從而之前積累的信號電荷白白地倒掉。光積分時間僅為后面兩個光積分時間僅為后面兩個SH之間的時間。之間的時間。TCD1205D同樣可以工作在普通模式，同樣可以工作在普通模式，類似于類似于TCD1206SUP。硬件上提供光積分控制功能，具體用不用還看驅動脈沖的特點。硬件上提供光積分控制功能，具體用不用還看驅動脈沖的特點。3、TCD1205D的特性參數的特性參數動 態 范 圍動 態 范 圍D R 偏 低 ，偏 低 ，一般只適用一般只適用于光電于光電數字數字掃描掃描輸入，輸入，不適用于分不適用于分辨率要求較辨率要求較高的圖像掃高的圖像掃描輸入描輸入。四、四、并行輸出的線陣并行輸出的線陣CC

25、D1、并行輸出的、并行輸出的TCD1703C 典型雙溝道并行輸出二相CCD有效像素單元有效像素單元(7500像元像元)分分奇偶兩列并行奇偶兩列并行轉移轉移，分別由，分別由OSl和和OS2端口端口并行輸出。并行輸出。 并行輸出的線陣并行輸出的線陣CCD在相同頻率驅動脈沖的作用下可以獲得在相同頻率驅動脈沖的作用下可以獲得更高的信號輸出速率，這在用線陣更高的信號輸出速率，這在用線陣CCD檢測高速運動物體圖像檢測高速運動物體圖像的應用中具有非常重要的作用。的應用中具有非常重要的作用。5路脈沖構成：路脈沖構成：轉移脈沖SH、驅動脈沖CR1與CR2、復位脈沖RS 、鉗位脈沖CP最高驅動頻率可達最高驅動頻率

26、可達20MHz，等效數據率為，等效數據率為40 MHz 2、分段式多路并行分段式多路并行輸出的輸出的高速高速線陣線陣CCD RL1282D、RL1284D、RL1288D器件：器件：p 分別具有分別具有256、512或或1024像元像元p 像元尺寸：像元尺寸：181818 (單位：微米)p 雙溝道器件雙溝道器件p 每每128128像元為一段，每段又分奇偶兩個溝道并行輸出像元為一段，每段又分奇偶兩個溝道并行輸出整個器件的整個器件的輸出時間大大地縮短輸出時間大大地縮短，器件的工作速度提高。，器件的工作速度提高。 RL1288D為為1024像元的線陣像元的線陣CCD，分別由，分別由16個輸出端并行輸

27、出個輸出端并行輸出,每個輸出端口只輸出每個輸出端口只輸出64個像元的信號，因此器件的等效數據率很個像元的信號，因此器件的等效數據率很高。中間的紅線代表像敏單元，兩側的高。中間的紅線代表像敏單元，兩側的16個長方條代表模擬移位個長方條代表模擬移位寄存器。寄存器。 RL1288D的等效電路圖：的等效電路圖： 并行輸出的信號如何組合？并行輸出的信號如何組合？奇數和偶數輸出信號的相位差為奇數和偶數輸出信號的相位差為180度，因此可度，因此可利用利用高速模擬開關高速模擬開關將奇偶兩輸出信號組合，再送到將奇偶兩輸出信號組合，再送到A/D轉換器的輸入。轉換器的輸入。 16路并行輸出信號的路并行輸出信號的A/

28、D數據采集需要數據采集需要8個個A/D轉轉換器件和相應的存儲器。換器件和相應的存儲器。五、五、 用于光譜探測的高性能線陣用于光譜探測的高性能線陣CCD-RL1024SB 用于光譜探測（如單色儀）的線陣用于光譜探測（如單色儀）的線陣CCD應具有的特點：應具有的特點：光譜響應范圍寬、光譜響應范圍寬、 動態范圍大、噪聲低、暗電流小、靈敏度高和像敏單元的均勻性好。動態范圍大、噪聲低、暗電流小、靈敏度高和像敏單元的均勻性好。 美國美國Reticon公司公司SB系列系列CCD器件。它具有器件。它具有1024個有效像素單元，每個個有效像素單元，每個單元尺寸為單元尺寸為長長25m、高、高2500m、中心距、中

29、心距25m。 抗暈柵抗暈柵溫敏二極管溫敏二極管抗暈漏抗暈漏5V供電電壓輸入供電電壓輸入暗光電信號暗光電信號行輸出結束信號行輸出結束信號器件的襯底偏壓器件的襯底偏壓器件的地器件的地轉移脈沖轉移脈沖ST溫敏二極管溫敏二極管輸出信號輸出信號復位漏復位漏復位柵復位柵器件的襯底偏壓器件的襯底偏壓VDD Guard1、RL1024SB的基本工作原理的基本工作原理 兩行光電二極管，上面為遮光的兩行光電二極管，上面為遮光的PD陣列，輸出補償信號陣列，輸出補償信號DOS；下面為；下面為有效有效PD陣列；陣列；每個光電二極管對應一個每個光電二極管對應一個MOS場效應管（相當于存儲柵的功場效應管（相當于存儲柵的功能

30、），并兼有模擬開關或轉移柵的功能。能），并兼有模擬開關或轉移柵的功能。 抗開花場效應管的作用是使存儲信號電荷的場效應管累積的電荷大于某抗開花場效應管的作用是使存儲信號電荷的場效應管累積的電荷大于某值時，抗開花場效應管導通，多余的信號電荷將排出不會影響臨近的光敏單值時，抗開花場效應管導通，多余的信號電荷將排出不會影響臨近的光敏單元信號。元信號。等效電路原理圖等效電路原理圖MOS場效應管場效應管抗開花場效應管抗開花場效應管順序打開場效應管使順序打開場效應管使OS和和DOS分別輸出分別輸出 “開花開花”是指光敏單元所存儲的電荷超出了勢阱容納電荷的是指光敏單元所存儲的電荷超出了勢阱容納電荷的容量而溢出

31、勢阱，擴散到鄰近勢阱的現象。容量而溢出勢阱，擴散到鄰近勢阱的現象。 抗開花抗開花Antiblooming（RL1024SB中可以用來調整積分時間）中可以用來調整積分時間）必須的三路脈沖必須的三路脈沖（其他屬擴展）（其他屬擴展）：轉移脈沖轉移脈沖ST、驅動脈沖、驅動脈沖CR1、CR2EOS信號可以作為信號可以作為A/D轉換器的行同步信號；轉換器的行同步信號；2、RL1024SB的驅動電路的驅動電路（不做要求）（不做要求）主要利用的器件：主要利用的器件： 3個二進制同步計數器個二進制同步計數器74HC161構成的可預置計數器、構成的可預置計數器、D觸發器觸發器 RL1024SB的輸出信號放大電路的

32、輸出信號放大電路（差分放大器）（差分放大器）3、RL1024SB的特性參數的特性參數 （1）光譜響應）光譜響應 兩種類型：普通光學玻璃和石英玻璃；兩種類型：普通光學玻璃和石英玻璃；n 石英玻璃：石英玻璃：光譜響應范圍為光譜響應范圍為200nm至至1100nm,峰值響應波長為峰值響應波長為750nm。該器件在中紫外至近紅外波段的光譜響應較好，常用于這段譜區的光譜探該器件在中紫外至近紅外波段的光譜響應較好，常用于這段譜區的光譜探測和光譜分析應用中，測和光譜分析應用中，尤其是在紫外波段的光譜探測更為重要。尤其是在紫外波段的光譜探測更為重要。 n 普通玻璃：普通玻璃：截止于截止于350nm，對紫外波段

33、光的吸收較大。，對紫外波段光的吸收較大。（2） 輸出信號電荷與曝光量的輸出信號電荷與曝光量的 線性關系線性關系 在低于飽和曝光量時曲線的線性很好，但超出后曲線彎曲。實在低于飽和曝光量時曲線的線性很好，但超出后曲線彎曲。實際使用時一定要控制好曝光量，使其工作在線性范圍之內。際使用時一定要控制好曝光量，使其工作在線性范圍之內。 （3） RL1024SB的其他特性參數的其他特性參數六、六、彩色線陣彩色線陣CCD 應用例一：在應用例一：在彩色印刷行業彩色印刷行業中常需要進行幾種單一顏色的中常需要進行幾種單一顏色的分段印刷分段印刷（例如（例如R，G，B分三原色印刷），并將多次印刷的單分三原色印刷），并將

34、多次印刷的單色圖案疊加起來才能印出栩栩儒生的彩色圖案。在這種印刷工色圖案疊加起來才能印出栩栩儒生的彩色圖案。在這種印刷工藝中，能否藝中，能否正確的套色是這項工藝的關鍵技術正確的套色是這項工藝的關鍵技術。在套色印刷生。在套色印刷生產線中常用產線中常用“電眼電眼”進行跟蹤套色，所謂的進行跟蹤套色，所謂的“電眼電眼”實際上是實際上是一套一套彩色線陣彩色線陣CCD圖像識別器圖像識別器。他能夠對彩色圖像進行顏色與。他能夠對彩色圖像進行顏色與圖案的采集，并根據所采集的信號進行圖樣的測量和印刷機運圖案的采集，并根據所采集的信號進行圖樣的測量和印刷機運行速度的測量，控制后面單色圖像的印刷工作，確保所印出的行速

35、度的測量，控制后面單色圖像的印刷工作，確保所印出的彩色圖像色彩真實。彩色圖像色彩真實。 應用例二：使用的掃描儀（實現照片等彩色信息的獲取）應用例二：使用的掃描儀（實現照片等彩色信息的獲取）彩色線陣彩色線陣CCD有兩種形式：有兩種形式：單行串行單行串行和和三行并行三行并行1、TCD2000P單行串行單行串行形式形式p單溝道單溝道p兩相驅動兩相驅動p480個有效個有效PD組成像敏區組成像敏區p單元尺寸：長單元尺寸：長11*高高33*11p3個單元一組，每一組依次個單元一組，每一組依次采用采用G、B、R濾色片濾色片TCD2000P的原理結構圖的原理結構圖p 像敏區的結構和單色像敏區的結構和單色TCD

36、1209D的類似，只不過每個的類似，只不過每個PD前增加了濾色片前增加了濾色片p 芯片內部集成了脈沖發生器，簡化了外圍電路的設計芯片內部集成了脈沖發生器，簡化了外圍電路的設計p 提供了采樣、保持電路提供了采樣、保持電路TCD2000P的波形圖的波形圖p 缺點：缺點：PD對不同顏色的響應不同對不同顏色的響應不同，同樣照度下輸出信號幅度不同，同樣照度下輸出信號幅度不同p 優點：結構簡單，信號輸出快優點：結構簡單，信號輸出快p 應用范圍：應用范圍：對分辨率要求不高，且要求快速檢索顏色的情況對分辨率要求不高，且要求快速檢索顏色的情況主時鐘主時鐘TCD2000P的特性參數的特性參數p 靈敏度：靈敏度：綠

37、光最靈敏，是其他的綠光最靈敏，是其他的2倍；倍；p PRNU：一致性偏差；：一致性偏差；2、TCD2558D器件器件三列并行三列并行形式形式 三條三條5340像敏單元陣列像敏單元陣列, 像敏單元的尺寸為像敏單元的尺寸為: 7*7*7, 總長總長37.38mm 每列之間的間距為每列之間的間距為28m（間隔（間隔4行）行） 每列都是每列都是5340個像敏單元的單溝道線陣個像敏單元的單溝道線陣CCD構成構成高靈敏度低暗電流的彩色線陣高靈敏度低暗電流的彩色線陣CCD器件。器件。TCD2558D的原理結構圖的原理結構圖TCD2558D的驅動脈沖及輸出信號波形的驅動脈沖及輸出信號波形TCD2558D的驅動脈沖的驅動脈沖和和TCD1209D的驅動脈沖基本相同的驅動脈沖基本相同。RGB