ccd工作原理光电技术

CCD工作原理

一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。CCD工作时，在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中，就可对信号再现或进行存储处理。由于CCD光敏元可做得很小（约10um），所以它的图象分辨率很高。

要了解CCD的原理，必须对半导体的基本知识有一些了解，可参见附录。

一．CCD的MOS结构及存贮电荷原理

CCD的基本单元是MOS电容器，这种电容器能存贮电荷，其结构如图1所示。以P型硅为例，在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层，然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极，P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴，少数载流子是带负电荷的电子，当金属电极上施加正电压时，其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。于是带正电的空穴被排斥到远离电极处，剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层（耗尽层），电子一旦进入由于电场作用就不能复出，故又称为电子势阱。

当器件受到

一 填空题20分，每空1分

1波长在__________-的是红外辐射。通常分为_______、_______和远红外三部分

2辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足公式_________________,式中Ie0是面元

??也称为朗伯体。?dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为 2__________,2??E?P?J3光辐射普遍形式的波动方程????E???2?中，方程右边两02?t?t?t项分别由________与________引起。

4 KDP晶体沿z轴加电场时，由________变成了双轴晶体，折射率椭球的主轴绕________轴旋转了45度角，此转角与外加电场的大小______，其折射率变化与电场成_______。

5 KDP晶体横向运用条件下，光波通过晶体后的相位差包括两项：其中一项与外加电场无关，是由晶体本身__________引起的；另一项为电光效应_________。

6考虑到声束的宽度，当光波传播方向上声束的宽度L满足条件___________,会产生多级衍射，否则从多级衍射过渡到单级衍射。

7要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上去的问题，这种将信息加载于激光的过程称为调制，光

江海职业技术学院

课程设计报告

实训项目名称： 面阵CCD数字图像处理实验 学 生 学 号： 111050108 学 生 姓 名： 沈 阳 所在系 （部）： 信息工程系 专 业 及班级： 光电1101班 指 导 教 师： 王 坚 完 成 日 期： 2012.12.25-2013.1.5

图像的边缘及轮廓提取实验

一、实验目的

图像的边缘检测与轮廓信息处理实验在图像尺寸检测应用中起着举足轻重的作用。该实验将为工业机器人视觉、非接触二维尺寸测量、图像图形分析等的基础。

二、实验仪器

1.带有USB2.0输入端口的计算机（或GDS-Ⅱ光电综合实验平台），推荐使用WIN2000以上操作系统，使用1024×768分辨率，24或32位真彩显示；

2.YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD多功能实验仪一台。 三、实验内容

（一）基础理论 基本概念

利用计算机进行图像处理有两个目的，一是产生更适合人观察和识别的

光电耦合器工作原理详细解说

光电耦合器件简介

光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。

当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。

图一 最常用的光电耦合器之内部结构图 三极管接收型 4脚封装

图二 光电耦合器之内部结构图 三极管接收型 6脚封装

图三 光电耦合器之内部结构图 双发光二极管输入 三极管接收型 4脚封装

光电子技术（1）：“激光原理”习题

第一章

1、为使He-Ne激光的相干长度达到1km，它的单色性Δλ/λ0应是多少？ 2、试证明：由于自发辐射，原子在E2能级的平均寿命τs=1/A21。 第二章

1、已知凸凹腔R1?1m、R2?2m，工作物质长L'?0.5m、n?1.52，求腔长L在什么范围内是稳定腔。

2、已知：方镜共焦腔L＝30cm，镜尺寸d=2a=0.12cm，λ＝632.8nm，镜反射率

r1=1，r2=0.96，其它损耗δ＝0.003（每程）。问：（1）能否单模运转？（2）在镜面附近加方孔选择TEM00模，小孔边长为多大？

3、已知: R1＝1.5m，R2＝－1m，L＝80cm，证明该腔为稳定腔，求出它的等价共焦腔参数，在图上画出等价共焦腔的具体位置。 4、证明所有

a2L?相同而R不同的对称稳定球面腔中，共焦腔的衍射损耗最低。

5、已知两凹面镜R1??，R2?1m，问：

（1）如何构成稳定腔，以获得最小的基模远场发散角？ （2）画出光束发散角θ与腔长L的关系曲线。

6、CO2激光器输出光波长为10.6微米，w0=3mm，用F=2cm的凸透镜聚焦，求欲

?=20微米及2.5微米时透镜应放在什么位置。 得到w07、用q参数法求：λ=10.

CCD应用技术实验指导

天津市耀辉光电技术有限公司

天津大学精密仪器与光电子工程学院

2006年11月

实验规则及注意事项

为了确保线阵CCD应用技术实验的顺利进行，保障人身安全，避免设备损坏，并且达到实验目的，要求实验人员必须严格遵守下述实验规则及注意事项，在指导教师的指导下有秩序、按步骤的进行。

1、 在实验之前，实验人员必须阅读本实验指导书中所要求的实验准备内容，并阅读必 要的参考资料。明确实验目的，了解实验内容的详细步骤，达到要求后方能进行实验。

2、 实验进行过程中，必须严格按照指导教师制定的步骤进行实验，不得自行随意进行，否则可能会损坏实验仪，造成严重后果。

3、 要爱护实验仪器和示波器、计算机等实验设备，不允许将其它不相关的仪器在未经许可的情况下与实验仪进行连接。

4、 所有与本实验仪相关的线缆如电源线、示波器地线、计算机USB数据连接线等必须在断电的情况下连接良好，严禁带电插拔所有线缆。

5、 实验时应集中精力，认真实验；遇到问题时，应找指导教师解决；不许自作主张。

6、

所有实验设备应当在确定所有地线良好连接后方可开机上电。

7、 一旦发生意外事故或者实验出现异常现象时，应当立即切断实验设备电源，并如实向指导教师汇报情况。

CCD微光技术

第 2 2卷

第 1期

红

外

技

术

V0 . No 1 22 J n a 20 00

20 0 0年 1月

I r rd nfa e Tec no o h lgy

(纪念《外技术》刊 2红创 0周年专文)

背照明 CC微光成像技术 D3一

竖

旦皇王春，稚允7仲高光电工程系京 10 8 )北 00 1

(北京理工大学

摘要：背照明 C D ( C D)以及电子轰击 C D( B C是当今微光实时摄像技术的最 C B C C E C D)新进展之一，中等微光条件下， C D的性能优于目前的[C和 ST文中对 B C 在 BC CD I C D、 E C D以及 I C的性能进行 7比较， B C CD并讨论 7在我国开展 B C C D和 E C D技术研究和 BC应用的有关问题。

关词光像 c,B D E C键：微盛，c C, B D D C C中图分类号： N 8 . T 365 l前言文献标识码： A

哩胡

文章编号：0 18 9 ( 0 0) 10 0—5 1 0 .8 1 2 0 0 .0 80

在夜视技术、文学与高能物理学等众多应用中需要高分辨率、灵敏度的实时微光电视成天高像在科学技术及半导体工艺高度发展的今天，们研制出了全新的实时微光电视成

光电子技术(1)：“激光原理”习题

光电子技术（1）：“激光原理”习题

第一章

1、为使He-Ne激光的相干长度达到1km，它的单色性Δλ/λ0应是多少？ 2、试证明：由于自发辐射，原子在E2能级的平均寿命τs=1/A21。 第二章

1、已知凸凹腔R1 1m、R2 2m，工作物质长L' 0.5m、n 1.52，求腔长L在什么范围内是稳定腔。

2、已知：方镜共焦腔L＝30cm，镜尺寸d=2a=0.12cm，λ＝632.8nm，镜反射率

r1=1，r2=0.96，其它损耗δ＝0.003（每程）。问：（1）能否单模运转？（2）在镜面附近加方孔选择TEM00模，小孔边长为多大？

3、已知: R1＝1.5m，R2＝－1m，L＝80cm，证明该腔为稳定腔，求出它的等价共焦腔参数，在图上画出等价共焦腔的具体位置。 4、证明所有

a

2

L

相同而R不同的对称稳定球面腔中，共焦腔的衍射损耗最低。

5、已知两凹面镜R1 ，R2 1m，问：

（1）如何构成稳定腔，以获得最小的基模远场发散角？ （2）画出光束发散角θ与腔长L的关系曲线。

6、CO2激光器输出光波长为10.6微米，w0=3mm，用F=2cm的凸透镜聚焦，求欲

=20微米及2.5微米时透镜应放在什么位置。 得到w0

7、用q参

编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析

关键字：

编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析 编码器工作原理 绝对脉冲编码器:APC 增量脉冲编码器:SPC

两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.

旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 增量型编码器与绝对型编码器的区分

编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器 (旋转型)

工作原理:

由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

编码器码盘的

CCD微光技术

第 2 2卷

第 1期

红

外

技

术

V0 . No 1 22 J n a 20 00

20 0 0年 1月

I r rd nfa e Tec no o h lgy

(纪念《外技术》刊 2红创 0周年专文)

背照明 CC微光成像技术 D3一

竖

旦皇王春，稚允7仲高光电工程系京 10 8 )北 00 1

(北京理工大学

摘要：背照明 C D ( C D)以及电子轰击 C D( B C是当今微光实时摄像技术的最 C B C C E C D)新进展之一，中等微光条件下， C D的性能优于目前的[C和 ST文中对 B C 在 BC CD I C D、 E C D以及 I C的性能进行 7比较， B C CD并讨论 7在我国开展 B C C D和 E C D技术研究和 BC应用的有关问题。

关词光像 c,B D E C键：微盛，c C, B D D C C中图分类号： N 8 . T 365 l前言文献标识码： A

哩胡

文章编号：0 18 9 ( 0 0) 10 0—5 1 0 .8 1 2 0 0 .0 80

在夜视技术、文学与高能物理学等众多应用中需要高分辨率、灵敏度的实时微光电视成天高像在科学技术及半导体工艺高度发展的今天，们研制出了全新的实时微光电视成