CCD区域倍频读出及其对成像的影响

在某空间项目中,需要使用一款指定的CCD传感器研制一套用于空间成像的CCD摄像机系统,并且要求图像的帧频高于CCD传感器的标准帧频。简单的超频读出CCD会使摄像机的信噪比下降。文中首先分析了CCD摄像机在空间条件下影响成像信噪比的多种原因,发现读出噪声对输出图像的信噪比影响是最大的。使用区域倍频读出方法来提高CCD摄像机的输出帧频,即在图像的水平和垂直方向都使用4倍的时钟读出部分像元。最后把区域倍频读出CCD的图像信号和整体超频读出CCD的图像信号进行了信噪比对比检测,测试结果表明区域倍频读出的CCD图像质量较好。     

日立的新型MOS摄像器件

日立已制作出2/3吋MOS固体摄像器件“HE98241”。为了改善图像灵敏度和分辨率,该器件采取水平读出制式,样品价格为25,000日元。器件采用的叫作TSL的新制式,设置了垂直与水平两个开关元来读出并复位各线像素。而普通制式用     

CCD摄象器件[11]——新的转移方式

一、电阻栅转移方式CCD摄象器件用于彩色电视摄象机时,主要问题是兰光灵敏度低以及因过量入射光产生的电晕。克服这方面缺点的一种方法是采用电阻栅转移方式。图1是这种方式的截面图,图2是这种转移方式的结构。在这种转移方式中,光信号电荷积分后在横方向转移,然后流入垂直方向的BCCD。该BCCD由剖面(profiled)PCCD构成,沟道在垂直方向,由电阻栅电极形成,下面具有倾斜的电势面。信号电荷在垂直沟道中移动,然后流入移位寄存器而读出。     

以双读出方式工作的线转移成像传感器(上)

用一种新颖的辅助方法改进了625线TV摄像机所用的固态成像传感器。该传感器的“线转移”结构使用了电导汇流线以沿垂直方向平行地转移光电信息。然后,由CCD输出寄存器取出该信息。这种结构有一个特殊意义的性能是它通过垂直汇流线的双读出结构,有能力从寄生信号(如弥散)中分离出有用的信号。好的双读出结构要求有特殊的设计,在评述双读出过程之前,首先介绍这个设计,然后本文分析了汇流线读出机制和它的转移效率以及对于主要光电特性的关健参量。最后,给出实验结果并证实这种传感器结构的重要意义。     

高重频脉冲激光引起CCD视频中的动态次光斑现象研究

研究分析了CCD光电转换后信号电荷的传输过程以及激光高亮度的特点.认为高亮度的激光容易使感光二极管饱和,从而使光生电荷不通过读出脉冲控制而直接溢出至垂直CCD中,形成溢出信号电荷包;高亮度激光在垂直CCD内的漏光信号较强,从而直接在垂直CCD中形成漏光信号电荷包.溢出信号电荷包和漏光信号电荷包不依赖读出脉冲而出现于垂直CCD中,它们叠加在一起称之为次信号电荷包.次信号电荷包,经过垂直CCD的耦合转移动作,就形成了区别于激光主光斑的次光斑.研究中对次光斑的间距及循环移动的规律给出了定量的分析.次光斑的间距由CCD的转移频率和激光的重频频率所决定.而相邻帧中,主光斑与次光斑的间距有周期性的变化,从而造成了CCD输出视频中的次光斑循环移动.这种变化是由CCD垂直扫描周期被激光脉冲间隔时间整除后的余数所决定的.     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下,信号电流小于背景电流,器件本身暗电流也较大,信号读出时积分电容极易饱和,这都不利于获得理想的信噪比.通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构,可有效提高积分时间,改善动态范围和对比度.本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术,依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理,并比较各个结构的优缺点,针对不同电路结构的特点,通过典型电路仿真分析,确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围.     

针对EMCCD电路设计中的噪声特性分析

介绍EMCCD的增益原理,详细分析了EMCCD各种噪声的产生机理及其与外部驱动电路的关系,为设计EMCCD相机外围驱动电路提供有价值的参考。EMCCD散粒噪声与量子效率有关,无法消除;热生暗电流噪声与器件工作温度、曝光时间和工作模式有关,需对EMCCD进行深度制冷并使其工作于IMO模式才能抑制暗电流噪声;CIC噪声与工作模式、垂直转移驱动信号幅度、频率、上升沿、下降沿都有关系,必须选择合适的驱动幅度和频率,并对波形进行整形;噪声因子F与增益的稳定性和工作温度有关系,必须保持工作温度恒定,高压增益驱动信号高低电平十分稳定,没有抖动;等效读出噪声与倍增增益、读出速率和温度有关,在满足应用要求的前提下应尽量降低读出速率、增大增益。     

微悬臂梁结构传感器与信号读出系统的集成

微悬臂梁传感器是一种利用体硅加工技术和表面加工技术制备而成的一种基本微传感器类型,由微悬臂梁结构可以发展改进得到对于多种敏感物质响应的传感器件.同样,根据传感器原理,输出信号形式的不同,可以采用多种信号读出系统与其集成.在本文中将说明传感器与信号读出部件组成的微系统结构,以及应用实例,自支撑微悬臂梁结构通过光学和电学的信号读出系统组成能够完成一定功能的集成微系统.     

一种用于红外焦平面器件电极铟柱熔融的处理装置

红外焦平面器件电极铟柱是器件芯片与读出电路互联的介质,器件的每个像元电极区都必需制备铟柱。由于器件集成度高,像元电极区的铟柱必须做得极小,并与电极接触良好。用目前工艺制备出的铟柱存在     

一种用于天文望远镜的低噪声CCD读出电路

设计了一种用于天文望远镜的低噪声电荷耦合器件(Charge Coupled Devices,CCD)读出电路.该读出电路主要包括电容增益电路、单端转差分电路、双斜率积分电路以及缓冲器电路.CCD读出电路采用SMIC 0.18μm1P6M CMOS工艺实现.后仿真结果表明,在电源电压3.3V,输入信号67kHz,输出信号80mV峰值时,输出信号动态范围86dB,等效输入噪声2.523nV/Hz1/2,整体功耗1.25mW.     

红外焦平面器件的信息获取电路技术

红外焦平面阵列器件是现代红外成像系统的关键器件,它包括红外探测器阵列和读出电路两部分。其信号获取电路是处理焦平面输出信号的部分,主要指与读出电路接口的放大电路。本文主要综合了红外焦平面器件的信息获取电路及其相关技术,并就其中的关键技术进行简要分析。     

基于FPGA的多功能交通信号控制器设计

本文介绍了基于FPGA的多功能交通信号控制器的设计,该控制器不仅有指示灯信号以及每个指示灯的倒计时的秒数显示,还完成了每方向绿灯最后几秒信号灯闪动及智能化设计思想。该课题较多地综合数字逻辑电路知识,把它作为可编程器件开发的教学实验课题有实用性和趣味性,进一步提高了数字逻辑电路和可编程器件应用的实验教学水平。     

碲镉汞双色红外焦平面读出电路研究进展

介绍了碲镉汞(MCT)双色红外焦平面探测器的研制背景,及美、英、法等西方发达国家的发展现状。从读出电路(ROIC)设计角度出发,重点阐述了上述3个发达国家的碲镉汞双色焦平面器件结构类型和相应读出电路设计特点。最后介绍了国内昆明物理研究所在碲镉汞双色焦平面读出电路研究方面取得的进展。昆明物理研究所研制出两种碲镉汞双色焦平面读出电路,一种是适用于双铟柱半平面器件结构的128×128双色信号同步积分读出电路,另外一种是适用于单铟柱叠层器件结构的640×512双色信号TDMI(时分多路积分)读出电路。两种读出电路芯片在77 K条件下正常工作,主要功能及性能指标与国外同类产品相当。     

GaAs/InGaAs量子点-量子阱光电二极管的光存储特性读出

通过对特殊设计的GaAs/InGaAs量子点.量子阱光电二极管的I-V和C-V特性测试,验证了器件的光子存储特性,在器件的读出设计中引入了特殊设计的带倒空信号的基于电容反馈互导放大器和相关双采样(CTIA-CDS)型读出电路.在633 nm辐照下,分别改变照度和积分时间进行了非倒空和倒空测试的对比研究,并计算给出了对应...     

用于只读高密度光盘的DPD信号检测方法

提出了一种只读高密度光盘的DPD信号检测方法,阐述了DPD信号检测中均衡电路和相位检测器的原理和设计方法,并基于CPLD器件实现了光盘高频读出信号的相位差检测.实验结果表明,本文提出的方法可以准确检测光盘的DPD信号.     

致冷型红外CMOS读出集成电路的发展现状

致冷型红外读出集成电路经历了20多年的发展,其技术已日臻完善,CMOS读出电路是当今读出电路的主流,其发展趋势是减小像元间距,增加焦平面阵列像元数而又不降低其光电性能.将滤波电路、A/D转换等功能器件集成在同一芯片上也是读出电路的发展方向.     

红外焦平面读出电路技术及发展趋势

从红外焦平面技术的发展背景出发,论述了读出电路在红外焦平面信号传输中的作用并介绍其基本框图,讨论了CCD读出电路和CMOS读出电路各自的特点,并分析了国内外红外焦平面读出电路的现状,最后提出了红外焦平面阵列读出电路今后的研究方向.     

低维异质结构光存储单元的等效电路建模及模型

通过新型量子点-量子阱混合异质结构的光存储单元的实际测试结果进行了等效电路建模,运用模型描述响应电流与偏置电压以及器件电容与偏置电压之间的关系.将该新型光子存储器件的实验数据与建模仿真结果进行了对比,发现两者能较好地吻合,从而验证了等效电路模型的正确性.该模型用于实现对该光存储器件器响应信号的匹配读出,对该类型光电器件读出电路的研究具有指导作用.     

国外简讯

1983年12月在华盛顿召开的国际电子器件会议上,德克萨斯(Texas)仪器公司的R.D.McGrath发表了1024×1024CCD图像传感器。这一器件是应美国喷气推动实验的要求而研制的,主要用于科学卫星。该器件是帧转移虚相CCD。这种器件只有光敏区和读出区。由于没有存储区,因而读出信号时不需要遮光。虚相CCD(参见82年光电快报)只有一个电极(1相驱动),实质上是2相驱动。改变掺杂密度,使势阱分布按信号转移方向形成。对转移电极提供电压就可改变势阱中转移信号电荷。器件结构非常简单,仅用了一层a—Si电极。虚相区也可以接收光子,因而提高了开口率。芯片尺寸为1.98×1.98cm~2,单元尺寸为18.2×18.2μm~2。采用了5:1聚光镜。带宽2MHz(-3dB),噪声(电子扰动)11个电子,量子效率约0.7,灵敏度0.64μv/电子,转移效率0.99995%,饱和电子数2.2×10~5,读出速度在55K～1M象素/秒以内。与普通的家用TV摄像机不同,该器件是用于科学卫星的,一边冷却一边缓慢读出,完全可以满足科学卫星的需要。     

红外探测器背景抑制读出结构设计研究

长波红外焦平面探测器一般工作在高背景下，信号电流小于背景电流，器件本身暗电流也较大，信号读出时积分电容极易饱和，这都不利于获得理想的信噪比。通过在读出电路输入级中增加电流抑制结构，可有效提高积分时间，改善动态范围和对比度。本文介绍了红外焦平面读出电路中几种典型的背景电流及暗电流抑制技术，依次叙述不同结构背景及暗电流抑制的实现原理，并比较各个结构的优缺点，针对不同电路结构的特点，通过典型电路仿真分析，确定了它们在各种红外焦平面读出电路输入级中的应用范围。