光电检测系统中CCDCMOS的选择

论文总字数：25505字

摘 要

CCD和CMOS都是将光信号转换成电荷，并处理成模拟电子信号输出，通过模/数转换器以数字形式捕获图像。这两种技术各有其优缺点，其优势需要通过不同的应用领域表现出来。随着现代光电检测技术的发展，很多系统中都选用CCD或CMOS光电器件作为关键的被测信号的接受器件。因此，在如何选择CCD或CMOS方面，各种检测系统都有自身的不同，但同时又存在一些共性的问题。通过讨论和分析把不同和共性问题寻找出来，总结出一些选择器件的基本原则和方法，这将对光电检测系统的接受器件的选用具有指导意义。

本简要介绍了CCD与CMOS图像传感器基本结构和特征、工作原理，以及CCD与CMOS的在不同方面的差异性对比，并通过在光电检测系统中选取一些实例，结合它们所选择的CCD或CMOS进行分析，来探讨光电检测系统对于CCD、CMOS选择的一些原则、方法。

关键词：CCD，CMOS，光电检测，传感器选择

THE CHIOCE OF CCD/CMOS IN OPTICAL-ELECTRICITY DETECTION SYSTEM 

Abstract

The CCD and CMOS both transfer optical signal into electric charge , and process it into analog output, and capture pictures in digital way through A/D converter .These two technologies have their advantages and disadvantages, and their advantages need to be demonstrated in different application areas. With the development of the modern optical-electrical detection technology, a large number of systems use CCD or CMOS as the key receiving components of tested signal. Therefore, various detection systems differ from each other in how to choose CCD or CMOS. But they still have a lot in common。finding out the different and common problems, summarizing the basic principles and method of the choice of devices are significant to the choice of the receiving components of the optical-electricity detection system.

This article simply introduces the basic structure,working principle and basic features of the CCD and CMOS image sensor and some of the differences between CCD and CMOS. Then I choose some examples in the optical-electricity detection system, combined with their own choice of CCD or CMOS ,to analyze and summarize Some principles and methods used in the choice of CCD and CMOS in optical-electricity detection system.

KEY WORDS: CCD, CMOS, optical-electricity detection, choice of sensors

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 CCD 与CMOS的发展现状与趋势 1

1.3 光电检测系统的发展现状与趋势 3

1.4 文章研究目的和主要研究内容 4

第二章 CCD与CMOS图像传感器 5

2.1 CCD图像传感器介绍 5

2.1.1 CCD基本结构 5

2.1.2 CCD基本工作原理 6

2.2 CMOS图像传感器的介绍 9

2.2.1 CMOS的基本结构 9

2.2.2 CMOS的基本工作原理 11

2.3 CCD与CMOS图像传感器的区别比较 12

2.3.1 CCD与CMOS的差异对比 12

2.3.2 CCD与CMOS优缺点 14

第三章 光电检测系统中图像传感器的应用 16

3.1 光学雨量计 17

3.2 光电位移检测系统 19

3.3 近红外光谱仪测控系统 21

3.4 本章小结 22

第四章 光电检测系统选择CCD/CMOS的基本方法 23

4.1 机器视觉类光电检测系统中CCD/CMOS的选用方法 23

4.2 近红外类光电检测系统中CCD/CMOS的选用方法 23

4.3 紫外线类光电检测系统中CCD/CMOS的选用方法 24

4.4 以长度为最主要测量参数的光电检测系统中CCD/CMOS的选用方法 24

4.5 成本因素 25

4.6 本章小结 26

第五章 总结与展望 27

5.1 结论 27

5.2 未来展望 27

致谢 29

参考文献 30

2. 绪论

1.1引言

CCD(Charge-coupled Device：电荷耦合元件)与CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补-金属氧化物-半导体）。两者在目前图像传感器的生活生产与消费市场中都很常见。它们被使用在照相机的摄像、图像的采集和工业测量等诸多领域。两者在结构、性能方面均存在不同。

这两种传感器的研制工作可以说起步时间十分接近，然而因为过去制造工艺水平不高的缘故，CMOS因为存在分辨率和灵敏度不高、成像品质糟糕、信噪比居高不下等缺点未能被给予充分的发展以及重视。然而，人们出于对CCD具有的灵敏度高、信噪比低等优点的偏爱使得其长时间在图像传感器的的消费中占据了主导地位。而今天因为制造水平以及集成电路设计技术的持续提高，CMOS图像传感器以前的诸多劣势现在皆能使用对应手段进行改正，并且其本身所带有得一些优势可以说是CCD难以企及的。

随着现代光电检测技术的发展，很多系统中都选用CCD或CMOS光电器件作为关键的被测信号的接受器件。因此，在如何选择CCD或CMOS方面，各种检测系统都有自身的不同，但同时又存在一些共性的问题，把不同和共性问题找出来，总结一些选择器件的基本原则和方法，这将对光电检测系统的接受器件的选择具有指导意义。

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