工作任務(wù)二

光電傳感器及應(yīng)用之六CCD圖像傳感器光電效應(yīng)一般分為外光電效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。外光電效應(yīng)是指物體在光照射下，物體中的電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，也成為光電發(fā)射效應(yīng)。如光電管、光電倍增管等。光電導(dǎo)效應(yīng)是指物體在光照射下，物體的電阻率等發(fā)生改變的現(xiàn)象，也成為光電導(dǎo)效應(yīng)。如光敏電阻和光導(dǎo)管。光生伏特效應(yīng)是指物體在光照射下產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象，如光電池、光電晶體管等。概述

任務(wù)描述光電傳感器電路是由光電器件、轉(zhuǎn)換電路和控制電路組成的，如下圖所示。任務(wù)條件由于光電傳感器已經(jīng)把光能轉(zhuǎn)換為電能信息，所以除了光電傳感器，驅(qū)動電路是必需的電路。光電傳感器輸出的信號一般比較弱小，為了驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，必須要有把信號進行必要的放大，才能使執(zhí)行機構(gòu)運行。執(zhí)行機構(gòu)是終端，它可以采用不同的執(zhí)行方式模式，一般是光、電、聲、機械模式。由于光電傳感器種類很多，在應(yīng)用時要視電路的功能選擇光電傳感器，這樣才能適當(dāng)?shù)貞?yīng)用光電傳感器。

CCD（英文ChargeCoupledDevice）是電荷耦合器的簡稱，是新型的半導(dǎo)體傳感器器件。CCD是由一種高感光度的半導(dǎo)體材料的，能把光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾?。CCD圖像傳感器具有高分辯率、高靈敏度、較寬的動態(tài)范圍，所以CCD器件在攝像機、數(shù)碼相機、掃描儀、圖像遙感、尺寸測量及定位測控等領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用，目前應(yīng)用較多把它制成圖像傳感器。之六CCD圖像傳感器一、應(yīng)用

由于整個系統(tǒng)的電路非常復(fù)雜，這里僅用如圖的方框原理圖表示。它是由CCD攝像機、圖像處理卡、監(jiān)視器、打印機及計算機構(gòu)成的。1.汽車前燈配光測試中的應(yīng)用CCD汽車前照燈配光測試原理圖攝像機采用彩色攝像機，最低光照度為0.1lx，水平清晰度為320×410TVL。圖像處理卡具有實時同步捕捉、快速A/D轉(zhuǎn)換和采集存儲功能。圖像卡接受由CCD攝像機采集的汽車前照燈在幕布上的圖像視頻信號，經(jīng)卡內(nèi)的A/D模擬轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號的大小對應(yīng)于前照燈的光線強弱，并存儲在幀存儲器中，由顯示邏輯將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成視頻信號輸出到監(jiān)視器顯示，計算機對幀存儲器訪問并對數(shù)據(jù)進行處理，并借助計算機根據(jù)需要和偶像修改圖像，結(jié)果通過打印機輸出。一、應(yīng)用

采用CCD傳感器檢測技術(shù)，可以對工作進行高精度的自動檢測，可用數(shù)字顯示測量結(jié)果和對不合格工作進行篩選，其測量精度可達±0.003mm。如圖所示為光電精密測徑系統(tǒng)工作原理圖。它主要由CCD傳感器、測量電路系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)組成。2.

CCD傳感器在光電精密測徑系統(tǒng)中的應(yīng)用光電精密測徑系統(tǒng)工作原理圖

被測件被均勻照明后，經(jīng)成像系統(tǒng)按一定倍率準確地在CCD傳感器的光敏面上，則在CCD傳感器光敏上形成了被測件的影像，這個影像反映了被測件的直徑尺寸。被件直徑與影像之間的關(guān)系為：

D為被測件直徑；D’為被測件直徑在CCD光敏面上影像的大??；β為光學(xué)系統(tǒng)的放大率。因此，只要測出被測件影像的大小，就可求出被測件的直徑大小。二、知識鏈接

CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映到組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。CCD圖像傳感器是按一定規(guī)律排列的MOS電容器組成的陣列，其結(jié)構(gòu)如圖所示。在P型或N型襯底上生成一層很薄的二氧化硅，再在二氧化硅薄層上依序沉積金屬或摻雜多晶硅電極（柵極），形成規(guī)則的MOS電容陣列，再加上兩端的輸入及輸出二極管，就構(gòu)成了CCD芯片如下圖所示。

CCD芯片構(gòu)造

被攝物體反射光線照射到CCD器件上，CCD