相機電子后背-傳感部分

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1、淮陰工學院畢業(yè)設計說明書（論文）第29頁共29頁1．緒論1.1選題的背景相機作為一種時尚的計算機外設，以其強大的功能、方便的使用和越來越接近普通相機的拍攝的效果，逐漸進入尋常百姓家。而數(shù)碼相機中的光電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是數(shù)碼相機最基本的組成部分。同時它也是決定數(shù)碼相機品質(zhì)的重要因素。數(shù)碼相機的圖像傳感器，其作用是將收到的光信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。目前數(shù)碼相機使用的圖像傳感器有占主導地位的CCD和新開發(fā)的CMOS兩種類型[1]。然而線陣CCD結構簡單，成本較低?？梢酝瑫r儲存一行電視信號.由于其單排感光單元的數(shù)目可以做得很多，在同等測量精度的前提下，其測量范圍可以做的較大

2、，并且由于線陣CCD實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率響應高，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測量，并能在低照度下工作，所以線陣CCD廣泛地應用在產(chǎn)品尺寸測量和分類、非接觸尺寸測量、條形碼等許多領域[1]。1.2設計與要求相機電子后背對于改善性能、增加功能具有重要作用。本選題擬采用單片機為核心，配以線陣CCD、信號采集模塊、顯示模塊、存儲模塊等設計制作拍攝運動目標的120高性能相機電子后背。1.3及CCD圖像特點由于CCD像元是有間隔的，不論面陣還是線陣CCD獲取的圖像外觀雖然是致密的，但實質(zhì)上都是離散圖像，但面陣CCD像元在縱橫兩個方向間隔一致，其圖像的離散度是一致

3、的，而線陣CCD圖像由于存在像元間距和掃描行距，像素點在兩個坐標方向上的距離分別是像元間距和掃描行距，一般來說掃描行距受機械傳動部分的限制，遠大于像元間距。線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運動，在此過程中，線陣CCD在電機驅(qū)動下水平前移，按照固定的時間間隔采集一行圖像[2]。1.4CCD的應用目前，隨著大規(guī)模細加工技術的發(fā)展。CCD高密度集成技術取得了突破性的發(fā)展。器件像素的中心距已經(jīng)做到了0.004~0.007mm，線陣CCD課達到5000個像素這就為計量領域應用CCD打下了良好的基礎。CCD淮陰工學院畢業(yè)設計說明書（論文）第29頁共29頁作為一種

4、易于與計算機連接的傳感器，在位移監(jiān)測，運動速度測量，熱加工溫度場模擬，激光加工研究，光譜分析等方面取得了廣泛的應用前景，尤其是數(shù)字CCD的開發(fā)，CCD傳感器與數(shù)字采集電路的大規(guī)模集成，新型快快速處理圖像的軟件的開發(fā)，使得CCD傳感器在工業(yè)監(jiān)測和自動控制應用中發(fā)揮更重要的作用。CCD傳感器在焊縫跟蹤自動化系統(tǒng)中，已經(jīng)成功的應用于平面的焊縫跟蹤，在未來的發(fā)展趨勢中，運用CCD傳感器在進行船體、儲氣罐等復雜幾何形狀、三維幾何形狀焊接跟蹤實時控制中，更易于實現(xiàn)焊接實施控制而且可以實現(xiàn)任意形狀的焊接實時跟蹤，將起到更總要的作用。它在三維測量系統(tǒng)的開發(fā)和應用、多媒體

5、應用和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中都有廣闊的應用前景。它將促使制造業(yè)向機器人自動檢測與控制、智能化測量、柔性集成控制系統(tǒng)無人加工車間方向進一步發(fā)展。隨著電腦網(wǎng)路的控制與發(fā)展，CCD作為電腦的前端和圖像輸入系統(tǒng)，它將以不可阻擋的趨勢深入到各種電腦的方方面面。在軍事上，CCD傳感器的應用會越來越廣。它主要用來夜視、實時或近實時戰(zhàn)術偵察，機載預警，導彈自動跟蹤，告訴飛行目標的軌跡測量等方面。必將對現(xiàn)代工程技術產(chǎn)生巨大的影響[3]。1.5CCD簡介及CCD技術的發(fā)展CCD(ChargeCoupledDevice)電荷耦合器件，是一種固體成像器件。自從20世紀60年代末由美國貝

6、爾實驗室的w．S．Boyle和G．E．Smith發(fā)現(xiàn)了電荷通過半導體勢阱發(fā)生轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，提出了電荷耦合的概念和一維CCD器件的模型。同時，基于美國MOST藝及硅材料研究的雄厚基礎，這種新器件的設想很快得以實現(xiàn)。不久以后，二維面陣CCD研制也獲得成功。CCD是在大規(guī)模硅集成電路工藝基礎上研制而成的模擬集成電路芯片。這種芯片要借助于必要的光學系統(tǒng)和合適的外圍驅(qū)動與處理電路，可以將景物圖像通過輸入域上逐點的光電信號轉(zhuǎn)換、儲存和傳輸，在其輸出端產(chǎn)生一時序視頻信號，并經(jīng)終端顯示設備顯示出可見圖像。CCD器件是由整齊緊密排列的若干個小的光敏元組成的陣列，總約有幾十萬

7、甚至上千萬個。它們的作用就相當于人的視網(wǎng)膜上的感光細胞，用以感受照射在它們上面的光的強弱與色彩。通過CCD可以實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號儲存、轉(zhuǎn)移(傳輸)、輸出、處理等一系列功能。其主要有以下一些特點：1)CCD器件是一種固體化器件，具有體積小、重量輕、電壓及功耗低、可靠性高、壽命長等一系列優(yōu)點?；搓幑W院畢業(yè)設計說明書（論文）第29頁共29頁2)具有理想的“掃描”線性，可以進行像素尋址，可以變化“掃描”速度，畸變小、尺寸重現(xiàn)性好，特別適合于定位、尺寸測量和成像傳感等方面。3)有很高的空間分辨率。線陣器件已有8000像元以上，分辨能力可達7微米，面陣已有8192

8、x8192的器件，整機分辨能力達1000線以上。4)數(shù)字掃描能力。像元的位置可以