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1.引言
CCD (Charge Coupled Device) 電荷耦合器件，是一種金屬一氧化物--半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的新型器件，其基本結(jié)構(gòu)是一種密排的MOS電容器，能夠存儲由入射光在CCD像敏單元激發(fā)出的光信息電荷，并能在適當(dāng)相應(yīng)的時鐘脈沖驅(qū)動下，把存儲的電荷以電荷包的形式定向傳輸轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)自掃描，完成從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換。這種電信號通常是符合電視標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號，可在電視屏幕上復(fù)原成物體的可見光像，也可以將信號存儲在磁帶機內(nèi)，或輸入計算機，進行圖像增強、識別、存儲等處理。因此，CCD器件是一種理想的攝像器件。
與真空攝像管相比，固體攝像器件有如下特點：
（1）體積小、重量輕、耗電少、啟動快、壽命長和可靠性高。
（2）光譜響應(yīng)范圍寬。一般的CCD器件可工作在4
00nm～1100nm波長范圍內(nèi)。最大響應(yīng)約在900nm。在紫外區(qū)，由于硅片自身的吸收，量子效率下降，但采用背部照射減薄的CCD，工作波長極限可達100nm。
（3）靈敏度高。CCD具有很高的單元光量子產(chǎn)率，正面照射的CCD的量子產(chǎn)率可達20％，若采用背部照射減薄的CCD，其單元量子產(chǎn)率高達90％以上。另外，CCD的暗電流很小，檢測噪音也很低。因此，即使在低照度下(10-21x)，CCD也能順利完成光電轉(zhuǎn)換和信號輸出。
（4）動態(tài)響應(yīng)范圍寬。CCD的動態(tài)響應(yīng)范圍在4個數(shù)量級以上最高可達8個數(shù)量級。
（5）可達很高的分辨率，線陣器件已有7000像元，可分辨最小尺寸7μm；面陣器件己達4096像元4096像元，CCD攝像機分辨率已超過1000線以上。
（6）易與微光像增強器級聯(lián)耦合，能在低光條件下采集信號。
（7）抗過度曝光性能。過強的光會使光敏元飽和，但不會導(dǎo)致芯片毀壞。
基于以上特性，將CCD用于微光電視系統(tǒng)中，不僅可以提高系統(tǒng)終端顯示圖象的質(zhì)量，而且可以利用計算機對圖像進行增強、識別、存儲等操作。
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現(xiàn)在，單獨的CCD器件的靈敏度雖然可以在低照度環(huán)境下工作，但要將CCD單獨應(yīng)用于微光電視系統(tǒng)還不可能，因此，可以將微光像增強器與CCD進行耦合，讓光子在到達CCD器件之前使光子先得到增益。
微光像增強器與CCD耦合方式有三種：
◆（1）光纖光錐耦合方式
光纖光錐也是一種光纖傳像器件，它一頭大，另一頭小，利用纖維光學(xué)傳像原理，可將微光管光纖面板熒光屏(通常，Φ有效為Φ18、Φ25或Φ30mm)輸出的經(jīng)增強的圖像，耦合到CCD光敏面(對角線尺寸通常是12.7mm和16.9mm)上，從而可達到微光攝像的目的(如圖2)。
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這種耦合方式的優(yōu)點是熒光屏光能的利用率較高，理想情況下，僅受限于光纖光錐的漫射透過率(≥60％)，缺點是：需要帶光纖面板輸入窗的CCD；對背照明模式CCD的光纖耦合，有離焦和MTF下降問題；此外，光纖面板、光錐和CCD均為若干個像素單元陣列的離散式成像元件，因而，三陣列間的幾何對準(zhǔn)損失和光纖元件本身的疵病對最終成像質(zhì)量的影響等都是值得認真考慮并予嚴格對待的問題。
◆(2) 中繼透鏡耦合方式
采用中繼透鏡也可將微光管的輸出圖像耦合到CCD輸入面上，其優(yōu)點是調(diào)焦容易，成像清晰，對正面照明和背面照明的CCD均可適用；缺點是光能利用率低(≤10％)，儀器尺寸稍大，系統(tǒng)雜光干擾問題需特殊考慮和處理。
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