COD图像传感器

　　CCD器件是一种光电探测器件，它不同于大多数光电器件以光电流或电压为信号载体的器件，而是以电荷的形式存储和转移信息。CCD器件有面阵和线阵之分，线阵CCD器件像元数从128位至7000位，构成一个产品系列。面阵CCD器件的像元数由25万至数百万不等，尺寸有1／6″、1／4″、1／3″、1/2″、2／3″及1″。目前，绝大部分面阵CCD都以摄像机的形式应用。

　　CCD摄像器件的性能参数包括灵敏度、分辨率、信噪比、光谱响应、动态范围、暗电流和图像滞后等，CCD摄像器件的优劣即用这些参数衡量。

　　（1）光电转换特性

　　CCD图像器件的光电转换特性如图1所示。图中横轴为曝光量，纵轴为输出信号电压值。它的光电转换特性与硅靶摄像管相似，具有良好的线性。特性曲线的拐点G所对应的曝光量叫饱和曝光量（岛），当曝光量大于SE时，CCD输出信号不再增加，G点所对应的输出电压VSAT为饱和输出电压。VDRK为暗输出电压，即当无光照时，CCD输出的电压值。

　　图1 CCD图像器件的光电转

　　（2）光谱响应

　　目前广泛应用的CCD器件是以硅为衬底的器件，其光谱响应范围均在400～1100 nm。红外CCD器件用多元红外探测器阵列替代可见光CCD图像器件的光敏元部分，光敏元部分主要的光敏材料有InSb、PbSnTe和HgCdTe等，其光谱范围延伸至3～5μm和8～14μm。

　　（3）动态范围

　　饱和曝光量和等效噪声曝光量的比值称为CCD的动态范围，CCD器件动态范围一般在10(3)～10(4)数量级。

　　（4）暗电流

　　暗电流的存在限制了器件动态范围和信号处理能力。环境温度密切相关，通常温度每上升30～35℃，暗电流提高约一个数量级。

　　（5）分辨率

　　分辨率是图像器件的重要特性，常用调制传递函数MTF来评价。图2示出了用2856 K白炽光源照明下某线阵CCD的MTF曲线。

　　CCD器件具有很高的空间分辨能力，7000像元线阵CCD器件的分辨能力可达7 gm，4096×4096面阵器件的整机分辨能力在1000电视线以上。

　　图2 某线阵CCD的MTF曲线