CCD它具有结构简单，基础度高，制造工序少，功耗低，信噪比好等优点。CCD有线阵和面阵二种，CCD是一种半导体集成器件，它由MOS光敏元、移位寄存器、电荷转移栅等部分组成。一．MOS光敏元的工作原理CCD它具有结构简单，基础度高，制造工序少，功耗低，信噪比好等优点。CCD有线阵和面阵二种，CCD是一种半导体集成器件，它由MOS光敏元、移位寄存器、电荷转移栅等部分组成。一．MOS光敏元的工作原理所谓MOS结构；一般都以硅作为半导体衬底，在其上热生长一层二氧化硅(SiO2)，并在二氧化硅上面淀积具有一定形状的金属层。因为它是由金属(M)—氧化物(O)—半导体(S)三层所组成，故称MOS结构。二．移位寄存器移位寄存器由金属电极、氧化物介质及半导体三部分组成，也是MOS结构，它不能使它受光照射，应防止外来光线的干扰。上一节

三．光敏单元中的电荷向移位寄存器转移现在来说明光敏单元中的电荷是怎样转移(读出)至移位寄存器的。 如图，光敏区中产生的电荷，由转移门Z控制转移至a1、a2、----an极下的势阱。但如何解决光敏区中的光敏单元数与移位寄存器的传输单元数相等，而转移电极2只有一个矛盾呢?现以A-A截面的电极为例进行分析。把A-A截面的电极旋转900后画于图3.2.2-5。

§3.2.2 电荷耦合器（CCD） 由图中可看出，从t0到t2光敏单元a1'中的电荷已转移至a1极下的势阶。同理，光敏单元a1'、a2'…an'中的电荷同时转移至 a1、a2…an极下的势阱。这是一个平行转移的过程。由于t2以后转移电极Z上的电压恢复为零，相当于把光敏区和移位寄存器之间的“门”阻塞。自t3以后，光敏单元又重新进行光积累(光积分)，

移位寄存器a1、b1、c1；a2、b2、c2；---- an、bn、cn等进行移位(电荷传输)，各自执行自己的任务。光敏单元a1'中的电荷不移至b1和c1极下，是靠制造适当的沟道及b1、c1极上加适当的电压来实现的。当t＝t 1时，转移电极Z上加正脉冲，这时Ua＝U，Ub＝0，Uc＝0，即这时b1、c1极下不产生势阱，因此a1'中的电荷沿沟道转移至a1极下的势阱。上述光敏区中的电荷信号靠移位寄存器传输给输出二极管读出，故移位寄存器一般称它为读出寄存器。

§3.2.2 电荷耦合器（CCD） 四．面阵CCD面阵CCD是按图象信息的处理要求而输出信号的。面阵CCD实际上是由许多线阵CCD排成二维形式，它主要用于电视摄像中。面阵CCD也可以用作固体摄像传感器来测量各种几何量，俗称摄像测量。五．CCD输出信号的处理方式 CCD输出信号一般为负极性视频信号，对CCD输出信号的处理方式很多，以下是几种典型的用于检测和控制的信号处理方式。 1．CCD－放大―二值化处理－计数。2．CCD－放大－滤波－比较整形－高频填脉冲－计数3．CCD－放大－同步采样保持－高速A/D转换－存储－计算机图象处理4．CCD－放大－滤波－变成全电视信号－存储（面阵CCD）

六．CCD在动态测量直径中的应用CCD动态测量细丝直径的原理如图3.2.2-7所示。六．CCD在动态测量直径中的应用CCD动态测量细丝直径的原理如图3.2.2-7所示。设所用的CCD有N0个光敏元，每个光敏元的大小为13μ，计数器计数为N，则细丝直径D为： D＝13（N0-N）

§3.2.2 电荷耦合器（CCD） 在上述测量中，由于是用脉冲计数测量，故光源的波动对测量精度影响不大，细丝的抖动也不影响测量精度，故可达到较高的测量精度。如需要测量达到更高的分辨率，可用光学放大，如图3.2.2-8所示。如k=x/y=1/13，则实际上放大了13倍，此时 D＝13k(N0-N0=(N0-N) 注意，采用光学放大后，细丝在垂直于CCD反向的抖动将影响测量精度。

如测量大物体，可用二块CCD，距离固定为L（如图3.2.2-9所示），假定CCD1的计数值为N1，CCD2的计数值为N2，则如测量大物体，可用二块CCD，距离固定为L（如图3.2.2-9所示），假定CCD1的计数值为N1，CCD2的计数值为N2，则 D＝L－3N1+13(N0-N2) 测量大物体也可用面阵CCD进行摄像测量，再用计算机进行数字图象处理得到处理结果。但测量精度要比用线阵CCD测量差些。 3.3

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