1。 CCD的基本功能与原理

1。1 光电荷的产生与存储

当光入射到CCD的光敏面时会产生光谱辐射[3]，光谱辐射会产生一定线性比例关系的光电荷，正是由于这样的规律使得光与电之间的切换就成为了CCD的重要功能之一；光电荷积累时间越短积累的电荷越多是衡量器件效率的标准，CCD在这一电荷积分过程中其实是当前时刻与以前时刻间的电荷积分，这一过程被称作电荷的数字积分。MOS[4]是CCD各个结构运行的中心，MOS中大部分由P型半导体构成，其中的中子和空穴密度大致均匀，空穴的耗尽区的产生是因为当在半导体一端加上正向电压之后，很多载流子由于同性相斥的缘故而使得空穴集中在半导体的一端导致密度增加。那么此时继续加大电压就会使更多的载流子移动，密度也会继续增加；但是要了解在我们继续增加电压的同时，如果电压超过了半导体的极限电压这时候半导体中的电压差将会变的非常大最终使得很多载流子集中在半导体的一端形成高密度区域[5]，这一结果也充分表明了MOS结构存储电荷的功能。文献综述

1。2 电荷转移与输出

CCD根据不同结构功能和用途有不同的分类比如在CCD的电极上施加相同的脉冲那么就被称作同相[6]（也叫一相），所以在CCD这个领域内我们就可以把CCD分为几相如：一相，二相等等。认识CCD是清晰了解电荷转移的基础，CCD中有专门的光敏区经过一定规律的搜索之后电荷将被移送至保存区间中，此时光电荷将在相邻势阱间移动；其实电荷全部同向移动的原因要从光电荷的相数上说起，不同的相数意味着电极上有着不同的电压，电极上形成电压是由于存储电荷在移动过程中积累的结果；存储电荷是由于四相时钟产生了势阱，三个电极移动电荷就是三相时钟，两相是最简单的无论在结构还是驱动上，四个电极就可以控制每个相正是由于这样的组织结构决定了每个相的不同工作原理和用途。

1。3 CCD输出信号A/D数据采集原理

图2显示为CCD对信号的接受、处理以及与计算机连接原理图[7]。图像卡的结构和运行原理：图1中的视频信号其实就是我们在测量中CCD摄像头直接拍摄到得外界的场景；这些外界场景作为信号源以PAL格式传输到计算机中然后这些采集到的信号分成两部分共同进入到CCD中。我们可以看到这些视频信息一部分进入到分离器中，这可以让这些信息与CCD中的其他结构产生同波峰同波谷的效果，进而就可以行成同相位的关系最终让CCD内部的各个系统同步工作；另一部分信号进入到了预处理电路这样做的目的就是让通过电路的信号输入到数模转换器中，并且还要通过相关软件调整白电平以及对比度，这时可以将灰度设置为任何一个值将视频信号转化成与CCD结构相匹配的幅度[8]。预处理电路在这里的作用完成模数转换，然后再将视频信息转移到存储器中，并且在这之前还要设置PAL输出结构，PAL输出结构是由转换器及相关电路共同组成；这里要介绍一下地址如何放在特定的区域中，经过模数转换之后这些视频信息转换成地址放到指定的区域中；数模转换主要是变成了稳定的电压值，这样可以在CCD中存储更多的数据，我们也就可以快速查找以及进行相关的检测，这也是图像卡的主要功能。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

就一些具体的部件详细分析其在CCD中的作用：（1）视频信号预处理电路——视频信号预处理电路具有放大、对比度和亮度调节、输出幅度同步钳位等多种功能，变换电路这时可以将视频经过放大电路放大后快速在显示端显示；（2）A/D转换电路——将模拟信号转换成数字信号便于后面的测量研究，那么这项工作的完成需要数模转换电路，除此之外还要提供激励作为数模完成以及启动的指示；（3）存储电路——在图像采集阶段存储器中包括采集卡、存储器等；其中采集卡是关键结构只有当有效的地址信号被找到后才能最终去访问相关存储器；当采集系统的地址有效时，软件可以智能的将数据自动存入器件或者从器件中按照程序显示出来；（4）D/A转换电路——关于数模转化其实是输出查找表通过指令控制存储器，然后存储器经过扫描找到到特定的保存区域，在特定的程序下通过相关的机制可以让数据通过数模转换器[9]及CCD然后传送至显示端，最后进一步的变换来输出图像，所有以上的这些功能的实现都要经过特定流程；