光电成像器件的发展趋势
近年来，利用光电成像器件构成图像传感器进 行光学图像处理与图像测量已成为现代光学仪器、 现代测控技术的重要发展方向。它广泛应用于遥感、 遥测技术、图形图像测量技术和监控工程等，成为 现代科学技术的重要组成部分。
光电成像器件的最新发展方向
从对光电成像器件的技术要求出发，讨论一下 光电成像器件（CCD，CMOS）的前沿发展方向和技 术升级可能采取的道路，现有的光电成像器件主要需 要在以下几个地方进行改进： 1） 提高分辨率 技术发展要求现有的光电成像器件在尽量小的 器件体积和面积下实现尽可能高的分辨率，在不考虑 几何光学成像条件和波动光学衍射极限的情况下，要 求将光电成像器件的传感单元尽量的小型化；在传感 单元小型化的过程中，需要新单元保持或者提高现有
光电成像器件的技术现 状和发展趋势
贺雷华
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光电成像器件
光电成像器件简介
光电成像器件的技术现状
光电成像器件的发展趋势
光电成像器件简介
光电成像器件：利用光电效应将可见或非可 见的辐射图像转换或增强为可观察、记录、 传输、存储以及可进行处理的图像的器件 系列的总称。其目的在于弥补人眼在灵敏 度、响应波段、细节的视见能力以及空间 和时间上的局限等方面的不足。最早的一 种光电成像器件──光电析像管出现于 1931年。
低端的CCD采用1/6英寸、1/4英寸、1/3英 寸，中等数码相机采用1/2英寸左右，高档科研 型常用大尺寸CCD。大CCD有其特殊应用背景和 潜力，我国医用X光机数字化改造就需要相当大 数量的CCD器件。CCD技术是一个系统工程，涉 及到控制器及其实施技术，芯片冷却可降低暗电 流和噪声，提高分辨率和性能。CCD研发主要由 IC芯片设计、控制和控制器设计两部分组成，强 大的控制器研发团队可发挥各种CCD芯片的潜在 性能，获得较好的整体效果。
单元的信噪比和灵敏度，在朝着提高器件开口率 和通过改变单元形状提高器件表面积利用率的方 向发展；预计未来更进一步的提升可以通过替换 光敏材料和提高器件体积使用率方向发展。 2）增强动态范围，提升光电成像器件的灵敏度 在现有的成像器件中，对光的动态范围捕捉往 往不如传统的胶片感光方式；灵敏度在低照度的情况 下也不能够满足使用需求；通过在同一器件上集成对 不同光强动态范围敏感的传感器以实现高动态范围， 但此种技术的不足之处是多种光敏范围的传感器相互 挤占彼此空间，阻碍了进一步提高器件上集成的传感 单元数电成像器件的发展 —光电像管—超正析像管—视像管—氧化铅管— 硅靶管—CCD 在光电成像器件中，CCD这一方目前占有绝对的 优势 ，在这里主要介绍CCD。
CCD（Charge Coupled Device）即电荷耦 合器件，它是20世纪70年代初发展起来的新型半导 体光电成像器件。 美国是世界上最早开展CCD研究的国家,也是目前 投入人力、物力、财力最多的国家,在此应用研究领域 一直保持领先的地位。贝尔实验室是CCD研究的发源 地,并在CCD像感器及电荷域信号处理方面的研究保持 优势。在CCD传感器和应用电视技术方面,美国以高清 晰度、特大靶面、低照度、超高动态范围、红外波段 等的CCD摄像机占有绝对优势。这些产品不仅价格昂 贵、而且又受到国家的严格管制。
目前国内正在研制和开发的CCD有:512×512 像元X射线CCD、512×512像元光纤面板耦合CCD 像敏器件、512×512像元帧转移可见光CCD、 1024×1024像元紫外CCD、1024像元X射线CCD、 微光CCD和多光谱红外CCD等。但目前国内CCD器 件的研究进展尚不够迅速,与国际先进水平相比还有一 定的差距。传统CCD由于光电二极管是矩形的,其尺 寸受到限制。制造商们尽管不断增加像素以提高图像 质量,同时缩小像素和光电二极管面积,但光吸收的低 效率已成为提高感光度、信噪比和动态范围的另一障 碍。
3） 提高对颜色的还原能力 现有的CCD采用并列的RGB三色传感元件实 现彩色捕捉，但是由于传统方式制造的传感器中 蓝色和绿色波段的传感器捕捉能力通常较弱，而 放大过程中的信号处理不能够弥补这一缺陷，因 而要求传感器做出这方面的提升。
谢 谢
日本索尼公司在1979年用三片242(H)×242(V) 像元高密度隔列转移CCD像感器首先实现了R、G、B 分路彩色摄像机。1980年,日立公司首先推出单片彩 色CCD摄像机。1998年日本采用拼接技术开发成功 了16384×12288像元即(4096×3072)×4像元的 CCD图像传感器。由于日本本国的新产品更新换代速 度很快,所以无论产品的产量还是质量都占据世界首位。 我国的CCD研制工作起步比较晚, 但我国自行研制的 第一代普通线阵CCD(光敏元为MOS结构)和第二代对 蓝光响应特性好的(光敏元为光电二极管阵列)CCPD 已形成系列产品;面阵CCD也基本上形成了系列化产 品。除可见光CCD外,国内目前还研制出了硅化铂肖特 基势垒红外CCD。