d3光電圖傳應(yīng)用

1、【3】5.5 并/串行輸出的線陣CCD 像元信號(hào)的并/串行輸出概念 “串出”：一行像元信號(hào)逐元順序輸出； “并出”：多行（路）像元信號(hào)同時(shí)逐元輸出。 “并/串出”：一行像元信號(hào)變換成多個(gè)子行并出，傳輸速度大大高于一行像元信號(hào)一路“串出”（板書圖示）。 在圖像傳感器的設(shè)計(jì)制造中，一行數(shù)千、上萬個(gè)像元，像元信號(hào)串出太慢，也不必（電視結(jié)構(gòu)與掃描制式規(guī)定的一行掃描，串行像元個(gè)數(shù)沒那么多）。在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，可以將一路（行）分成多個(gè)子路（行），如奇數(shù)位、偶數(shù)位2子路，每路再分成幾段，每段包含幾百、幾十個(gè)像元信號(hào)，段間并出，段內(nèi)串出（火車停站并行下車），可以部分提高信號(hào)傳輸速度；即并/串出傳輸方式提速（

2、數(shù)據(jù)率提高）是可行的。 元信號(hào)并/串出后，每行各像元信號(hào)的重新合成鏈接，可借用高速開關(guān)順序串接實(shí)現(xiàn)。5.5.1 TCD1703C （ P91圖5-32 ） 雙溝道二相控制奇偶二路并/串行轉(zhuǎn)移OS1、OS2出；元尺寸77m2 ，總3750 2有效像素元，總長(zhǎng)52.5 mm。工作波形（右-圖533 ）。二路像元信號(hào)相間串出鏈接才能還原掃描像元行（2）電子束掃描/像敏單元構(gòu)成靶面，正面成像轉(zhuǎn)換，背面掃描讀?。?）電子束掃描/像敏單元構(gòu)成靶面，正面成像轉(zhuǎn)換，背面掃描讀取5.5.2 分路-分段并出線陣CCD（ 圖5-36 ）（1）T-C5奇偶二路四段并出 結(jié)構(gòu)原理：2048/4096兩種線陣，每元101

3、0m2，4096型總20.48mm。四相控、4路OS1 OS4并出，數(shù)據(jù)率提高3倍。 特點(diǎn)：（圖5-37）轉(zhuǎn)移脈沖SH周期降到原來的1/4，則轉(zhuǎn)移頻率提高到4倍。積分時(shí)間調(diào)整PR低電平積分時(shí)間，其前沿即曝光時(shí)間可編程調(diào)整。（2）RL1282 /84/88D分段二相控多路輸出 結(jié)構(gòu)原理：雙溝奇偶分段并出，元尺寸1818m2。三種型號(hào)有效元256（644） /512/1024（參看右芯片圖）。前者6422（奇偶 2路4段），再4路、段并出。三者分別為4/8/16路、段并出。 RL1288D 芯片16路輸出特點(diǎn)： RSO（P94圖5-39/圖540 RS改RSO）/RSE分別為奇、偶路復(fù)位脈沖。15

4、 MHz驅(qū)動(dòng)，獲1516位240Mbit數(shù)據(jù)率輸出。出16路再高速合成，可獲全電視數(shù)字信號(hào)：高速模擬開關(guān)將奇偶路間、段間信號(hào)鏈接合成（加到ADC），實(shí)現(xiàn)8路AD并串變換。 光譜特性： 2007501100nm；積分時(shí)間越長(zhǎng)，靈敏度越高；高速像要求補(bǔ)光保曝光量。參數(shù)（次頁(yè)表5-6） 功能特點(diǎn)：除常見驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)移、復(fù)位等信號(hào)外，增加抗暈（抗開花）柵控ABS/漏控ABD功能端、行出結(jié)束標(biāo)志EOS、芯片外接溫敏二極管控-DT1、DT2。下光電D積分中MOS管（=等效勢(shì)阱）源極跟隨器輸出OS。下MOS抗暈：下光電D積分電荷滿，溢出危害周邊，此刻下MOS受控導(dǎo)通，泄放多余電荷抗暈。上遮光D+上MOS（=等效

5、勢(shì)阱）源極跟隨出DOS。電源品種多。 5.6 用于光譜探測(cè)的高性能線陣CCD5.6.1 RL1024 SB(1)結(jié)構(gòu)與原理特點(diǎn) 元尺寸較大： 25 2500m2 ,1024元總25.6mm（2）驅(qū)動(dòng)器 信號(hào)與工作： ST/即前述SH啟動(dòng)行掃，后逐元傳送EOS結(jié)束，定義為行掃周期。（EOS還作后續(xù)ADC行同步信號(hào)。） 信號(hào)產(chǎn)生：CR1/2和 ST（SH）產(chǎn)生電路由374 HC161四位可變模計(jì)數(shù)器 2DF/F邏輯門構(gòu)成 FPGA電路。驅(qū)動(dòng)工作波形如右。 差放-抑制共模噪聲 如圖5-46 ）OS-DOS消除溫飄、容性干擾影響； ）將電荷圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓圖像信號(hào)； ）R3既是差放反饋電阻，又是C1

6、泄放電阻。（3）特性 光譜特性與線性 ）光譜特性與透光材料相關(guān)/石英頻響較寬；(P98圖5-47) ）線性： 輸出電荷曝光量，低端線性好，高端飽和；(P98圖5-48) ）像元?jiǎng)葳遄⑷腚姾闪縌in =qA Neo tc e，（ P98 式5-4，因子查舊）正比于照度e，； 其它特性：性能優(yōu)良來源于積分面積大1000倍表5-7。5.6.2奇偶并出RL2048DKQ（圖5-49/50）（1）原理： 中光電二極管+上、下MOS管為等效勢(shì)阱奇偶2分，完成光電變換和像元信號(hào)分出。 中MOS管為抗暈器件。VAB為抗暈電路偏壓。波形如右示意轉(zhuǎn)移柵控抗暈MOC（2）頻譜特性（P100圖5-51/52） 200

7、7501100nm，中紫外近紅外。曝光量在0.0010.47（J/cm2）范圍內(nèi)，即在4700倍曝光量范圍線性好。（3）動(dòng)態(tài)范圍與參數(shù) 見表5-8（右）。5.7 彩色線陣CCD5.7.0 概念 彩印每次印刷為三 基色R、G、B之一單色，多次套印獲彩色效果；由彩色線陣CCD “電眼”跟蹤，對(duì)動(dòng)態(tài)成彩像連續(xù)采集、與設(shè)計(jì)要求的圖案色彩信息比較，輸出誤差，用以控制后續(xù)印刷細(xì)節(jié)調(diào)整，確保效果。分單行三基色串行、三行三基色并行2種方式。5.7.1 三基色串行輸出TCD2000P（1）結(jié)構(gòu) 480元單溝道陣列，元11 33m2 ，相鄰3元為一合色元。G、B、R由元上條狀濾光片產(chǎn)生（教案P3-5圖）內(nèi)設(shè)時(shí)鐘、

8、驅(qū)動(dòng)器、采保和補(bǔ)償（三色靈敏度不一）。右圖時(shí)序波形功能主時(shí)鐘移控（2）工作與參數(shù)(見PPT前頁(yè)波形時(shí)序圖)G、B、R串出。特性參數(shù)見右表（3）優(yōu)缺點(diǎn)/簡(jiǎn)單、輸出快；G、B、R需補(bǔ)償，彩色分辨率不夠高。 5.7.2 三基色并出TCD2258D （1）結(jié)構(gòu)：元77m2；三色單溝，35340元并列，3行自下而上R、G、 B排列。由（3個(gè)單色元物理集中一點(diǎn)） OS1OS3并出再補(bǔ)償處理逐像元組合成每彩元。（2）工作與特性： 驅(qū)動(dòng)波形圖僅畫出一色，（CR2B為CR2驅(qū)動(dòng)的末位即串出位控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)）。 紅光靈敏度最高，頻譜特性分布寬（P103圖5-59），電路要對(duì)其它2色補(bǔ)償。 特性參數(shù)見表5105.8

9、環(huán)形線陣CCDRO 0720B(1)結(jié)構(gòu)：2720正梯形感光G-MOS（感光單元）、倒梯形填塞Z-MOS（遮光單元）交替無縫排列成環(huán)，引線成集成芯片。 分辨率 2558D常用光學(xué)傳遞函數(shù)“輸出調(diào)制度/輸入調(diào)制度”MTF來描述光強(qiáng)分辨率（圖注，輸入絕對(duì)亮度反降） 電壓表能測(cè)的最小電壓，推算輸出相對(duì)電壓最小值，倒推各點(diǎn)光強(qiáng)的最小相對(duì)變化量，求均值即其輸入光強(qiáng)相對(duì)分辨率。5.7.3 三基色并出TCD2901D(自閱P104105) （2）驅(qū)動(dòng)：驅(qū)動(dòng)脈沖如圖示。ST跳高（需前移對(duì)齊）開始掃描輸出；（CRA/B改對(duì)稱方波）CRA下跳后100ns后CR2下跳，開始元1信號(hào)出，CRB元2信號(hào)出，直到720元信號(hào)全出，最后出掃描結(jié)束信號(hào)EOS（下跳）。（3）外加驅(qū)動(dòng)電路 所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)由系統(tǒng)內(nèi)、0720片外的芯片組產(chǎn)生，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)0720工作，稱“自掃描”方式工作。（CP-TTL出-加注）CP（4）外加差放電路 對(duì)OS（RV）、DOS（RD被遮蔽的元輸出）二路信號(hào)放大輸出，消除溫飄所致共模干擾。（5）特性參數(shù)譜響與動(dòng)態(tài)特性200(石英窗)/300（玻璃窗）7201100nm,0720光敏面積大，曲線陡，靈敏度高。其它特性見次頁(yè)表 第三課 作 業(yè) 5.11； 5.12 ； 5.15； 5.16；本課小結(jié) 1、并行輸出的線陣CCD: TC