CCD和CMOS光电图像传感器量子效率测试系统介绍
cmos 波长 量子效率 曲线
标题：深度探究CMOS图像传感器中的波长、量子效率和曲线在现代科技发展的今天，CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器在数字摄像机和智能手机等智能设备中扮演着至关重要的角色。
在这篇文章中，我们将深入探讨CMOS图像传感器中的波长、量子效率和曲线，探寻其背后的科学原理和工程应用。
1. CMOS图像传感器简介CMOS图像传感器是一种将光学信号转换为电子信号的集成电路，它由大量的光敏单元组成，每个光敏单元都能够转换光信号为电信号。
而在CMOS图像传感器中，波长、量子效率和曲线等因素则对传感器的性能起着至关重要的影响。
2. 波长波长是光的基本特性之一，它指的是光的波长或颜色。
在CMOS图像传感器中，不同的波长对应着不同的光学特性和电磁信号特性，这直接影响了传感器对光信号的响应和采集。
而实际应用中，我们往往需要根据波长的变化来设计和优化CMOS图像传感器，以此达到更好的成像效果。
3. 量子效率量子效率是指在光照射下，光敏单元产生光电流的比率。
在CMOS图像传感器中，量子效率的高低决定了传感器对光信号的转换效率，也直接影响了图像的清晰度和色彩还原度。
设计高量子效率的CMOS图像传感器是摄影和影像领域的研究热点之一。
4. 曲线在实际应用中，我们通常会使用曲线来描述CMOS图像传感器的响应特性。
而在曲线中，波长和量子效率等因素都被充分考虑进去，以此来展现传感器在不同光照条件下的性能表现。
通过对曲线的分析和优化，我们可以更好地了解和改进CMOS图像传感器的工作原理和性能。
总结回顾通过本文的探讨，我们深入了解了CMOS图像传感器中的波长、量子效率和曲线等重要概念。
在实际应用中，这些因素不仅影响着传感器的工作效果，同时也为我们提供了优化传感器设计和应用的重要思路。
在今后的研究和应用中，我们需要更加深入地理解和应用这些概念，以此不断推动图像传感器技术的发展。
个人观点和理解在我看来，CMOS图像传感器作为数字摄像机和智能设备中的核心部件，其技术含量和应用前景都非常丰富。
图像传感器检测系统硬件原理
CCD摄像机应用领域旳发展趋势1、CCD摄像机旳应用领域 CCD摄像机应用领域在不停旳扩展，应用技术旳深化又增进CCD摄像机旳多样化产品旳生产。总体有MOBILE、PUBLIC、HOME三个方面，其中有：
（1）Camcorder摄录一体化CCD摄像机。从中国电子工业部市场预测数据获悉，2023年需求量可达150万台。（2）TV phone据资料简介，有些移动 企业正在研发可带视频图像摄入和显示旳 即大哥大。
广播级电视摄像机中， CCD摄像机可与真空器件摄像机“平分秋色”。而在闭路电视、家庭用摄像方面， CCD摄像机则展现出“一统天下”旳趋势。在工业、军事和科学研究等领域中旳应用，如方位测量、遥感遥测、图像制导，图像识别等方面更展现出其高分辫力，高精确度，高可靠性等突出长处。
图像传感器实际上只能记录光线旳灰度，也就是说，它能记录光线旳强弱，但却没有措施辨别颜色，而我们最需要旳却是光线旳颜色。目前CCD重要旳处理方式是在每一种光电二极管上都采用了滤光器，使对应旳光电二极管只能记录对应单色光。
§6. 1 固体图像传感器检测技木
第六章 图像传感器检测系统
电荷耦合器件
电荷耦合器件(charge—Coupled Devices)简称 CCD，是1970年由美国贝尔试验室首先研制出来旳新型固体器件。作为MOS技术旳延伸而产生旳一种半导体器件。
CCD作为一种多功能器件，有三大应用领域：摄像、信号处理和存贮。尤其是在摄像领域，作为二维传感器件， CCD与真空摄像器件相比，具有无灼伤，无滞后，体积小，低功耗、低价格、长寿命等长处。
半导体作为底电极，称为“衬底”。衬底分为 P型硅衬底和 N型硅衬底，它对应不一样旳沟道形式，由于电子迁移率高，因此，大多数 CCD选用 P型硅衬底。下面以 P型硅衬底 MOS电容器为参照进行阐明。
CCD芯片量子效率的测量装置及其测量方法
（ 西安 电子 科 技 大 学 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ １ ）
摘 要 ：Ｃ Ｃ Ｄ 芯片的量子效 率表 示在曝 光时 间 内到 达像素光敏 面的光子转 换为 电子 的百分 比． 与 器件 的
几何结构 、 材料等有 关， 是评价 Ｃ Ｃ Ｄ芯片性 能的 最主要 因素之 一 。通过 一定 的测量 装置及 相应 的测量 方
Ａｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗａ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ
第４ ２卷 增刊 ｌ
Ｖｏ１ ． ４ ２ Ｎｏ． Ｓ１
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ３
Ｃ Ｃ Ｄ芯 片量 子 效 率 的测 量 装置 及 其测 量 方 法
ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ａｓ ｔ Ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｓ ｄ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｏ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｉ ｍｅ，ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｓ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ Ｃ Ｃ Ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｓ －
CCD图像传感器
CCD系统信噪比
信噪比（ Signal to Noise Ratio ）
-衡量信号及噪音的关系
-表征检测的限度（灵敏度）
噪音常常表现在电子元件 传输或接收信号的时候
CCD像素指标-填充因子
填充因子（ Fill Factor ）-CCD实际感光面积占像素 面积的比值
理想值-100% 实际值-30%（隔行传 输式CCD） 通过微型镜头 （Microlenses）改善 （但微型镜头的应用 会影响紫外光的检测） 填充因子是影响灵敏 度的一个因数
CCD与COMS传感器
CCD与COMS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管（photodiode）进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。
CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出会，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出：而在COMS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
造成这种差异的原因在于：CCD的特殊工艺可保证在传送时不会失真，因此保个象素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而COMS工艺产数据在传送距离较长时会产生噪声，因此必须先放大，再整合各个象素的数据。
由于数据传送方式不同，因此CCD与COMS传感器在效能与应用上也有诸多差异。
这些差异包括：∙灵敏度灵敏度代表传感器的光敏单元收集光子产生电信号的能力。
CCD图像传感器灵敏度较COMS图像传感器高30%~50%。
这主要因为CCD像元耗尽区深度可达10MM，具有可见光及近红外光谱段的完全收集能力。
COMS图像传感器由于采用0.18-0.5mm标准CMOS工艺。
由于采用低电阻率硅片须保持低工作电压，像元耗尽区深度只有1~2MM，其吸收截止波长小于650nm，导致像元对红外及近红外光吸收困难。
∙噪声差异由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像质量。
∙功耗差异CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，因此外加电源通常需达到12-18V；因此，CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度之外（需外加powerIC）,高驱动电压更使功耗远高于CMOS传感器的水平。
CCD自动机检测设备的工作原理【详解】
CCD自动机检测设备的工作原理【详解】CCD自动机检测设备的工作原理内容来源网络，由深圳机械展收集整理！更多自动化设备、测量设备展示，就在深圳机械展！CCD自动化检测就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。
CCD视觉系统的组成该系统综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技尸涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。
包括数字图像处理技术、光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。
ccd检测原理嵌入式中央控制及工业级图像高速传输控制技术，基于CCD/CMOS与DSP/FPGA的图像识别与处理技术，成功建立了光电检测系统。
应用模糊控制的精选参数自整定技术，使系统具有对精确检测的自适应调整，实现产品的自动分选功能。
光电检测系统主要通过检测被检物的一些特征参数（灰度分布，RGB分值等），从而将缺陷信息从物体中准确地识别出来，通过后续的系统进行下一步操作，主要分为以下几部分CCD/CMOS图像采集部分系统图像数据采集处理板中光信号检测元件CCD/CMOS采用进口的适合于高精度检测的动态分析单路输出型、实际数据输出速率为320MB/s的面阵CCD/CMOS。
像素分别为4000*3000和1600*1200，帧率达到10FPS。
使用CCD/CMOS作为输入图像传感器，从而实现了图像信息从空间域到时间域的变换。
为了所需的检测精度，需要合理的分辨率。
根据被检测产品的大小，初步确定系统设计分辨率为像素为0.2mm。
将CCD/CMOS接收的光强信号转换成电压幅值，再经过A/D转换后由DSP/ FPGA芯片进行信号采集，即视频信号的量化处理过程图像采集处理过程数据处理部分：在自动检测中，是利用基于分割的图像匹配算法来进行图像的配对为基础的。
图像分割的任务是将图像分解成互不相交的一些区域，每一个区域都满足特定区域的一致性，且是连通的，不同的区域有某种差异性。
CCD传感器介绍
CCD传感器介绍CCD（Charge-coupled device）传感器是一种基于光电效应的半导体器件，广泛应用于数字影像获取和图像处理领域。
它是一种能够将光信号转化为电信号的器件，可以实现对光的灵敏检测和定量测量。
本文将介绍CCD传感器的结构、原理、工作流程以及应用领域。
一、CCD传感器的结构CCD传感器通常由三个主要组件组成：光敏区（photodiode array）、垂直传输区（vertical transfer region）和水平传输区（horizontal transfer region）。
1. 光敏区：光敏区是由大量光敏二极管（photodiode）组成的，负责感受光信号。
每个光敏二极管对应CCD表面上一个像素点。
光敏区的材料一般是硅（Si）或硒化铟（In-Se）。
2. 垂直传输区：垂直传输区通常由垂直移位寄存器（verticalshift register）和充电区（charge region）组成。
它负责将光敏区中产生的电荷信号传输到水平传输区。
3. 水平传输区：水平传输区由水平移位寄存器（horizontal shift register）和输出增益放大器（output amplifier）组成。
它负责将从垂直传输区传输过来的电荷信号进行处理和放大，并输出为模拟电压信号。
二、CCD传感器的工作原理光电效应是指当光照射到光敏区时，光子会激发光敏二极管中的电子，从而产生电荷。
这个电荷的大小与被照射到的光的强度成正比。
当光源的亮度不同，电荷也会有所不同。
电荷耦合效应是指通过垂直传输区和水平传输区中的电荷传输器件将光敏区产生的电荷信号逐个传递到输出端。
水平传输区一般通过周期性的时钟信号来驱动，分别将像素中的电荷逐行、逐列传输并输出。
三、CCD传感器的工作流程1.曝光：在曝光阶段，光线会照射到CCD芯片的光敏区，光敏区中的光敏二极管会将光信号转化为电荷信号，并在每个像素位置上存储下来。
光电检测器件(CCD与CMOS)
CMOS：就是CMOS传感器 CMOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机系统内一 种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。其原理是利用硅和锗这两种元 素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带-电） 和 P（带+电）级的 半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。 CMOS图像传感器出现于1969年，它将光敏元件、放大器、A/D转换器、存储 器、数字信号处理器和计算机接口电路等集成在一块芯片上，结构简单、处理 功能多、成品率高和价格低廉，有广泛的应用前景。
CCD工作过程
CCD的工作原理
CCD的工作原理
CCD的工作原理
CCD的工作原理
CCD的工作原理
CCD的工作原理
CCD的工作原理
彩色CCD
CCD的特性参数
1.光谱灵敏度 CCD的光谱灵敏度取决于量子效率、波长、积分时间等参数。量子效率 表征CCD芯片对不同波长光信号的光电转换本领。不同工艺制成的CCD 芯片，其量子效率不同。灵敏度还与光照方式有关，背照CCD的量子效 率高，光谱响应曲线无起伏，正照CCD由于反射和吸收损失，光谱响应 曲线上存在若干个峰和谷。
（2）电荷存储
CCD的工作原理
“势阱”电荷存储
可以用半导体物理中“势阱”的概念模拟电荷存储过程。半导体中的电子 在栅极电压作用下被吸引到氧化层与半导体层的交界面处，是因为那里的 势能最低。
（3）电荷转移
势阱及电荷包的运动情况
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图 6 光焱专利均光系统于不同单色光下，均可达到高 于 99%均匀度
430 nm 均匀度 99.04%
530 nm 均匀度 99.06%
630 nm 均匀度 99.05%
Enli Technology Co., Ltd.
光e Sensor Characterization System
具备绝佳的讯噪比，可精确测出感光组件的量子效率等 相关光学特性
(a)专利均光系统发散 角示意图
(b)传统积分球系统光发 散角示意图
图 1-2 市售工业级相机实测于 470 nm 波长各项 参数之测量结果
測量参数
量子效率
61.84
系统增益
0.04584
暗噪声
0.230
暗电流响应不均匀性 光电流响应不均匀性
主要技术指标
1. 单色光光源系统:
2. 均光系统-A:
2. 均光系统-B: 3. 标准光强能量校正器:
4. 控制系统: 5. 测量暗室: 6. 图像采集: 7. 样品台: 8. 软件与开发工具:
不稳定度 <1% 强制散热系统 臭氧消除功能 300 nm ~ 1100 nm (可扩展) 光栅式单色光产生 辐射功率连续可调: 0~100% 波长分辨率可达 0.1 nm 波长准确度± 1 nm 波长重复性± 0.5 nm
三轴精密微调台、样品载具、激光定位功能
系统各部件控制功能整合软件 各部件控制功能开发工具:
(1) 单光仪控制 (2)滤镜转轮控制 (3) 电流计控制 (4) 自动化载台控制 客制化量测软件
系统特点
◆ 独家的均匀光系统，超高单 色光光强
◆ 实现全阵列像素测量 ◆ 发散角度小于 5 度的准直单
色光 ◆ 丰富的相机接口 ◆ 灵活的硬件扩展和升级能力 ◆ 激光定位
系统应用
◆ CCD 相机 ◆ CMOS 相机 ◆ 紫外光传感器 ◆ 红外光传感器 ◆ 摄像头 ◆ 其他类型光电器件
图 1-1 系统可产生高均匀度与高光强度的单色光光斑，
Enli Technology Co., Ltd.
光焱科技股份有限公司
MV-IS Image Sensor Characterization System
图 3 一般工业级相机实测于 300 nm 至 1100 nm
图 4 光焱均光系统与传统均光系统之照度比较
图 5 光焱科技专利均光系统与传统均光系统之光 通量比较
BNC 接口 感应波长范围 190 nm ~ 1100 nm 标定证书 面积 10 × 10cm2,不均匀度为千分之五 电流计最小解析能力: 10 fA
最新配置工控机，LCD ，4GB RAM，DVD，Windows7 系统
具涂层隔离环境杂散光
图像采集卡接口： USB、IEEE 1394、以太网卡等
MV-IS 光学系统，光斑大小 30 mm × 30 mm，针对主流 CCD， CMOS 芯片大小设计 光斑均匀度≥ 99% 光均面位置：距离均光系统出口 150 mm 光均面光强：>5 uw/cm2 辐射功率连续可调 单像素 QE 测量：可以（光强足够） 发散角度（半角）：<5 度 (可订制)
4 寸积分球，均匀性 99 %。
整合方案
系统可满足使用 Photon Transfer Method 量测图像传感器之各项参数所需的光学平台： ◆ 量子效率/光谱响应 ◆ 灵敏度 ◆ 动态范围 ◆ 暗电流/噪声 ◆ 线性误差 LE ◆ 暗电流响应不均匀性 ◆ 光电流响应不均匀性 ◆ 主光线角度测量（Chief Ray Angle，CRA）
Enli Technology Co., Ltd.
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CCD 和 CMOS 光电图像传感器量子效率测试系统介绍
光电图像传感器量子效率测试系统是针对 CCD 和 CMOS 影像传感器和摄像头开发的评价系统。利用 专利的均匀光技术比传统积分器提供更强的光强，独家的单色仪分光技术，可以测试波长分辨率达到 0.1nm，大大提高了测试的准确性。测量的波长范围可扩展到 300 nm~1100 nm，是一高性能传感器综 合测试系统。
最大讯噪比
0.256 4.09 35.11
非线性误差
0.093
最小可侦测照射光子数 饱和照射光子数 动态范围
8.93 5363.49
55.57
暗电流
3.57
% DN/e-
DN DN % dB % photons photons dB DN/s
(c)光斑投射在样品之 实际样貌
(d)系统可产生连续不同光 波长之单色光源