CCD復(fù)習(xí)資料匯總最終版精簡(jiǎn)

1、CC應(yīng)習(xí)知識(shí)點(diǎn)匯總最近修改時(shí)間：2017年10月課程：CCDM理與應(yīng)用考試：5大題：?jiǎn)雾?xiàng)選擇題15道（3）,簡(jiǎn)單題（2.5）,分析題I（1.5）,分析題II（2）,綜合題（1）1. CCD定義CC，!英文ChargeCoupledDevices的縮寫，譯作“電荷耦合器件”是以電荷包的形式存儲(chǔ)和傳遞信息的半導(dǎo)體表面器件。CC岫哪幾部分組成？CCD是由規(guī)則排列的金屬一氧化物一半導(dǎo)體（MetalOxideSemiconductor,MOS）電容陣列組成。主體部分：信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移部分（MOSt容器構(gòu)成動(dòng)態(tài)移位寄存器）用于存儲(chǔ)傳輸電荷。輸入部分：對(duì)信號(hào)電荷的采樣（電注入或光注入）將信號(hào)電荷導(dǎo)引到轉(zhuǎn)移柵下面

2、的勢(shì)阱中。輸出部分：將CCD最后一個(gè)轉(zhuǎn)移柵下的勢(shì)阱信號(hào)電荷引出，并檢出電荷所輸運(yùn)的信息。2. CCD的發(fā)明時(shí)間與地點(diǎn)發(fā)明：1969年秋，由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出（W.S博伊爾、G.E史密斯）。1970年3月的電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）國(guó)際會(huì)議上首次發(fā)表。3、CCD的工作過(guò)程分4步：信號(hào)輸入、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)輸出。4 .CCD的應(yīng)用分三個(gè)方面：圖像傳感、信號(hào)處理和數(shù)字存儲(chǔ)。5.應(yīng)用：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、X射線拍照、遙感、制導(dǎo)，微光夜視、內(nèi)窺鏡，顯微鏡TV電話、車輛后視、傳真機(jī)、掃描儀，數(shù)字照相機(jī)1 .表面勢(shì)、勢(shì)阱的概念，CCD的基本構(gòu)成單元構(gòu)成CCD勺基本單元是MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）結(jié)構(gòu)。勢(shì)阱：

3、表征MOSfe容存儲(chǔ)電荷的能力。表面勢(shì)：半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢(shì)s2 .電荷耦合過(guò)程及其概念，電極的作用電荷耦合就是電荷轉(zhuǎn)移。電荷耦合：移位寄存器中電荷在外加?xùn)艍河行虻淖兓?，從一個(gè)電極的勢(shì)阱向下一個(gè)電極下的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象?；窘Y(jié)構(gòu)應(yīng)包括：轉(zhuǎn)移電極結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)移溝道結(jié)構(gòu)、信號(hào)輸入結(jié)構(gòu)和信號(hào)檢測(cè)結(jié)構(gòu)。電極的作用：在驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用下使電荷定向轉(zhuǎn)移，相鄰勢(shì)阱耦合。3 .CCD俞出信號(hào)特點(diǎn)？*重點(diǎn)單溝道線陣CCD雙溝道線陣CCD每個(gè)象素的輸出信號(hào)浮置在一個(gè)正的直流電壓上（如：5V）,信號(hào)電平在幾十 s 幾百mV變化，呈單極性負(fù)向變化。輸出信號(hào)隨時(shí)間軸按離散形式出現(xiàn)，每個(gè)電荷對(duì)應(yīng)一個(gè)象元，中間由復(fù)位電平隔離

4、（信號(hào)包含復(fù)位脈沖干擾）。將空間分布光學(xué)圖像變換為按時(shí)間分布的離散電壓信號(hào)。4 .光注入型：用于圖象傳感電注入型：用于信號(hào)存儲(chǔ)和處理光注入時(shí)間tc由CC由區(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)移脈沖的周期決定5 .ICCD工作過(guò)程：將景物成像在CC班敏面上，光敏面將每個(gè)像敏單元的圖像照度轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電荷存在MOS電容器中；轉(zhuǎn)移到移位寄存器（轉(zhuǎn)移電極下的勢(shì)阱）中；（在驅(qū)動(dòng)脈沖作用下）順序移出電荷并轉(zhuǎn)為電壓。ICCD兩種形式：?jiǎn)螠系谰€陣CCD雙溝道線陣CCD1、轉(zhuǎn)移效率刀和轉(zhuǎn)移損失率e刀：一次轉(zhuǎn)移后到達(dá)下一個(gè)勢(shì)阱中的電荷量與原來(lái)勢(shì)阱中的電荷之比電荷包在一次轉(zhuǎn)移過(guò)程中損失的電荷量占原電荷量的百分比2.影響轉(zhuǎn)移效率的因素界面態(tài)對(duì)電

5、荷的俘獲可能造成轉(zhuǎn)移損失界面態(tài)界面態(tài)影響克服方法：“胖零”（驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘）工作頻率對(duì)轉(zhuǎn)移效率的影響3 .驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的工作效率的上下限，以及上下限限制的決定因素結(jié)論：工作頻率的上限由電荷包的轉(zhuǎn)移時(shí)間t決定。結(jié)論：工作頻率的下限由少數(shù)載流子的壽命。決定4 .響應(yīng)度、飽和曝光量光響應(yīng)度a（斜率）：在線性區(qū)，直接反映CCDdBm）四、TCD1206為例，像元22361.光敏元陣列總長(zhǎng)如何計(jì)算?光敏元陣列總長(zhǎng)計(jì)算：N個(gè)光電二極管*光敏單元尺寸3 .SH的最小周期確定和什么有關(guān)？SH的最小時(shí)鐘周期TSH1118（像元/2）T1（因分奇、偶兩列移出）T1為1的周期4 .在SH為高電平時(shí)，1為什么要有個(gè)更寬的脈沖？

6、SH（SH）為高時(shí)且1為寬時(shí)電荷轉(zhuǎn)移，MOSt容存儲(chǔ)勢(shì)阱電荷向橫向模擬移位寄存器1電極下的勢(shì)阱轉(zhuǎn)移。全部感光單元電荷并行轉(zhuǎn)移只此刻SH為高時(shí)可以轉(zhuǎn)移。1加寬為保證有足夠的時(shí)間完成轉(zhuǎn)移。五2 .并行輸出的優(yōu)點(diǎn)？并行輸出的線陣CC點(diǎn)相同頻率驅(qū)動(dòng)脈沖的作用下可以獲得更高的信號(hào)輸出速率，這在用線陣CCD僉測(cè)高速運(yùn)動(dòng)物體圖像的應(yīng)用中具有非常重要的作用。3 .“開(kāi)花”概念“開(kāi)花”是指光敏單元所存儲(chǔ)的電荷超出了勢(shì)阱容納電荷的容量而溢出勢(shì)阱，擴(kuò)散到鄰4 .結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：象元三個(gè)為一組，每組含RGB紅綠藍(lán)）三色彩色線陣CCM兩種形式：?jiǎn)涡写泻腿胁⑿? .特種CCM的“灰度”的概念把圖像的兩都從最亮到最暗分成10

7、個(gè)亮度等級(jí)，改亮度等級(jí)稱謂灰度。由實(shí)踐中得知，若灰度等級(jí)不少于6級(jí)，圖像層次已較清楚。微光CC勰像系統(tǒng)中，CCD勺灰度等級(jí)比較高，?？梢苑譃?56個(gè)等級(jí)，但光電陰極和顯示器的亮度等級(jí)低。6 .1主動(dòng)紅外攝像系統(tǒng)原理：當(dāng)紅外光源照射目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)反射的紅外光被攝像機(jī)所攝取，并將不可見(jiàn)的紅外光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，在屏幕上顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)紅外攝像。主動(dòng)紅外攝像系統(tǒng)組成：由紅外光源和紅外攝像器件應(yīng)用：由于不受環(huán)境照明的限制，即使在漆黑的夜晚和中近距離內(nèi)，主動(dòng)紅外電視也可獲得清晰的圖像。用面陣紅外光源，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的監(jiān)視，加之近紅外攝相機(jī)體積小、成本低，因此紅外線攝像系統(tǒng)有著廣泛的用途，諸如銀行、倉(cāng)庫(kù)、港口、哨

8、所等要害部位的夜間監(jiān)視，軍事、公安部門的監(jiān)視、偵查，膠片生產(chǎn)、沖印的質(zhì)量檢驗(yàn)，生物夜間習(xí)性的研究，人體一些部位的病變一一比如早期乳腺癌的檢查、探測(cè)等等，都收到了十分良好的效果。（2）被動(dòng)紅外攝像系統(tǒng)原理：不需要紅外線照明，依靠目標(biāo)本身紅外輻射實(shí)現(xiàn)攝像望遠(yuǎn)紅外攝像：近勢(shì)阱的現(xiàn)象。三個(gè)窗口C波段、L波段普通單模光纖兇握盤的越長(zhǎng)變化示毒揖望遠(yuǎn)紅外CCD電視系統(tǒng)對(duì)于海陸空三軍的遠(yuǎn)距離低空觀察都有著廣泛的應(yīng)用前景。在航空航天攝像方面中紅外CCD象:光學(xué)參數(shù)分析、遙感、目標(biāo)追蹤、醫(yī)療8.COMS與CCD勺不同之處互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器CMOS-ComplementaryMetalOxideSemi

9、conductorCMOS口CCM主要區(qū)別是CC比集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS1集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上。六2.輻射效率，發(fā)光效率輻射效率及發(fā)光效率在給定入1入2波長(zhǎng)范圍內(nèi)，某一光源發(fā)出的輻射通量與產(chǎn)生這些輻射通量所需的電功率之比，稱為該光源在規(guī)定光譜范圍內(nèi)的輻射效率。光源發(fā)射的總光通量與提供的功率之比稱為發(fā)光效率。4 .氣體放電燈的工作原理工作原理：通過(guò)高壓使氣體電離放電，產(chǎn)生很強(qiáng)的光輻射，而不像鴇絲燈那樣通過(guò)加熱燈絲使其發(fā)光，因而也稱氣體放電燈光源為冷光源。5 .氤燈的種類汞燈汞燈又稱水銀燈，是利用汞蒸氣放電發(fā)光而制成的燈，按汞蒸氣壓的不同可分為低壓、高壓和超高壓三種。氤

10、燈可分為長(zhǎng)弧氤燈、短弧氤燈和脈沖氤燈三種。長(zhǎng)弧氤燈發(fā)光光譜的峰值與人眼的最靈敏波長(zhǎng)接近脈沖氤燈高速攝影技術(shù)中獲得廣泛的應(yīng)用6.發(fā)光二極管發(fā)射的光譜峰值波長(zhǎng)由何決定？2014諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)發(fā)光二極管發(fā)射的光譜峰值波長(zhǎng)由材料的禁帶寬度決定。今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主發(fā)明了一種新型節(jié)能環(huán)保光源一一藍(lán)光二極管。7.混合光譜？光源顏色定義？光源選擇的基本要求？混合光譜：由連續(xù)光譜與線、帶光譜混合而成。光源的顏色包含了兩方面的含義，即色表和顯色性。對(duì)光源發(fā)光光譜特性的要求、對(duì)光源發(fā)光強(qiáng)度的要求、對(duì)光源穩(wěn)定性的要求七8 .什么叫二值化處理？有哪幾種方法？哪種精度最高？什么叫浮動(dòng)閾值法？?jī)?yōu)點(diǎn)是什么？二值化處理是

11、把圖像和背景作為分離的二值（0,1）對(duì)待二值化處理方法：固定閾值法、浮動(dòng)閾值法、微分法、比較法微分法（精度最高）浮動(dòng)閾值法定義：使電壓比較器的閾值電壓隨測(cè)量系統(tǒng)的光源或隨CC麗出視頻信號(hào)的幅值浮動(dòng)。尺寸測(cè)量原理：在得到的二值化方波脈沖中填入與CCD（象敏單元尺寸有關(guān)的高頻時(shí)鐘脈沖，并對(duì)其中的高頻時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，再乘以單個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖對(duì)應(yīng)的尺寸（脈沖當(dāng)量）。被測(cè)尺寸=計(jì)數(shù)值X脈沖當(dāng)量4.硬件二值化數(shù)據(jù)采集電路的功能、適用條件、用于二值化技術(shù)脈沖要求？電路功能：1 .在二值化波形高電平期間計(jì)。t的個(gè)數(shù).2 .（H應(yīng)是4R脈沖（與像素信號(hào)同頻率）頻率的整數(shù)倍，SH是轉(zhuǎn)移脈沖.3 .。C的上升沿時(shí)刻應(yīng)對(duì)

12、應(yīng)CCD輸出的第一個(gè)有效像元（二值化波形一定在4C上升沿時(shí)刻之后時(shí)段）4 .鎖存信號(hào)發(fā)生在二值化信號(hào)下降沿之后的瞬間。適用條件：一個(gè)行周期內(nèi)只有一個(gè)二值化脈沖；只能采集二值化脈沖的寬度或尺寸，無(wú)法檢測(cè)物體的位置。（CCM哪些象元被遮擋不知道）輸入脈沖要求：?Fc的上升沿對(duì)應(yīng)于CCD俞出信號(hào)的第一個(gè)有效像素單元?CRt脈沖頻率是復(fù)位脈沖RS頻率的整數(shù)倍fcRtNfRS5 .邊沿送數(shù)的二值化數(shù)據(jù)采集電路的數(shù)據(jù)采集過(guò)程由線陣CCD亍同步脈沖Fc控制的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)每行的標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。CCD輸出的載有被測(cè)物體尺寸信息的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)二值化處理電路產(chǎn)生被測(cè)信號(hào)的方波脈沖。將方波脈沖分別送給兩個(gè)邊沿信號(hào)

13、產(chǎn)生電路，該電路產(chǎn)生兩個(gè)上升沿，它們分別對(duì)應(yīng)于方波脈沖的前、后邊沿，即線陣CCDi的兩個(gè)位置。7.用于CC啖據(jù)采集的計(jì)算機(jī)接口類型（四種）；計(jì)算機(jī)接口的作用，解決四個(gè)問(wèn)題ISA接口PCI接口EPP接口USB接口由于計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備品種繁多，主機(jī)CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換必須通過(guò)接口完成，協(xié)調(diào)解決如下問(wèn)題：速度不匹配問(wèn)題：外設(shè)的工作速度要比CPU慢得多時(shí)序不匹配問(wèn)題：外設(shè)有自己的定時(shí)控制電路，以自己的速度傳輸數(shù)據(jù)，無(wú)法與CPU的時(shí)序取得統(tǒng)一信息格式不匹配問(wèn)題： 不同外設(shè)處理和存儲(chǔ)的信息格式不同信息類型不匹配問(wèn)題：信號(hào)類型不同，如數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)八（看PPT）1.光源經(jīng)過(guò)聚光鏡后，成像于物平面上的照明方法，稱為臨界照明。優(yōu)點(diǎn)：亮度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（若忽略光能的損失，則光源像的亮度與光源本身相同，因此，這種方法相當(dāng)于在