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本书从应用的角度介绍了CCD、CMOS半导体图像传感器的基本工作原理、利用光电传感器扫描成像的技术和图像显示技术；分析典型图像传感器的基本特性与特性参数；对传感器的驱动方式、A/D数据采集与计算机数据传输与处理技术进行研讨；最后列举18种典型应用实例，通过实例讲述实际应用中对光源的选择、光学系统的设计、期望量的计算和应用技巧等内容。为读者开拓图像传感器的应用领域。

绪论()
第1章图像解析与显示()
11图像解析原理()
111图像的解析方法()
112图像传感器基本技术参数()
12图像的显示与电视制式()
121电视监视器的扫描 ()
122电视制式()
13图像显示器的分类()
14典型图像显示器()
141TFTLCD图像显示器简介()
142TFTLED图像显示器简介()
143LED图像显示器()
15本章小结()
思考题与习题1()第2章电荷耦合摄像器件的基本
工作原理()21电荷存储()
22电荷耦合()
23CCD的电极结构()
24电荷的注入和检测()
25CCD的特性参数()
26电荷耦合摄像器件()
261工作原理()
262CCD的基本特性参数()
263动态范围()
264暗电流   ()
265分辨率()
27本章小结()
思考题与习题2()
第3章典型线阵CCD图像传感器()
31典型单沟道线阵CCD()
311TCD1209D的基本结构()
312TCD1209D的基本工作原理()
313TCD1209D的特性参数()
314TCD1209D的驱动电路()
315TCD1209D的外形尺寸()
32典型双沟道线阵CCD器件()
33具有积分时间调整功能的
线阵CCD()
331TCD1205D()
332ILP1型线阵CCD()
34具有采样保持输出电路的
线阵CCD()
35并行输出的线阵CCD()
351并行输出的TCD1703C   ()
352分段式并行输出的线阵CCD()
36用于光谱探测的高性能
线阵CCD()
361RL1024SB()
362RL2048DKQ()
363TCD1208AP()
37彩色线阵CCD()
371TCD2000P()
372TCD2558D()
373TCD2901D ()
38环形线阵CCD()
39本章小结()
思考题与习题3()
第4章典型面阵CCD()
41DL32型面阵CCD()
411结构()
412工作原理()
413DL32型CCD的光电特性()
42TCD5130AC面阵CCD()
43TCD5390AD面阵CCD()
44IAD4型面阵CCD()
441IAD4的结构()
442工作原理()
443IAD4的基本特性()
 45特种面阵CCD()
451IAD92048型面阵CCD()
452IAD95000型面阵CCD()
4532620万像元面阵CCD()
46面阵CCD摄像器件的特性()
47面阵CCD的电荷累积时间
与电子快门()
48MTV2821摄像机()
481工作原理()
482MTV2821CB特性参数()
483MTV2821CB的主要功能及
其设置()
484帧累积功能()
49本章小结()
思考题与习题4()
第5章CCD彩色摄像机概述()
51三管CCD彩色电视摄像机()
511三管CCD彩色电视摄像机的
基本组成()
512光学系统和CCD摄像机中的
重合调整()
513频谱混叠干扰在R，G，B信号
之间相互抵消()
52两管式CCD彩色电视
摄像机()
53单管CCD彩色摄像机()
54典型单片彩色CCD()
541Bayer滤色器单片彩色CCD()
542复合滤色器(或补色滤光片)型
的彩色CCD()
55彩色数码照相机简介()
56本章小结()
思考题与习题5()
第6章CMOS图像传感器()
61MOS场效应管()
611MOS场效应管的基本结构()
612场效应管的主要性能参数()
62CMOS成像器件的原理结构()
621CMOS成像器件的组成()
622CMOS成像器件的像元结构()
623CMOS图像传感器的工作
流程()
624CMOS成像器件的辅助电路()
63CMOS图像传感器的性能
指标()
631光谱响应与量子效率()
632填充因子()
633输出特性与动态范围()
634噪声()
635空间传递函数()
636CMOS图像传感器与CCD图像
传感器的比较()
64典型CMOS图像传感器()
641IBIS4 SXGA型CMOS成像
器件()
642FUGA1000图像传感器()
643高速CMOS图像传感器()
65CMOS摄像机()
651IM26SA型CMOS摄像机()
652MC1300高速CMOS摄像机()
66本章小结()
思考题与习题6()第7章视频信号处理与计算机数据
采集()71CCD视频信号的二值化
处理()
711二值化处理方法()
 712二值化数据采集与计算机
接口()
72CCD视频信号的量化处理   ()
73线阵CCD输出信号的数据采集
与计算机接口()
74面阵CCD数据采集与计算机
接口()
741图像采集卡的基本工作原理()
742图像卡的基本结构()
743典型图像数据采集卡()
75本章小结()
思考题与习题7()第8章图像传感器的光学成像
系统()81光学成像系统的基本计算
公式()
811理想光学系统的基本参数()
812理想光学系统的物像位置
公式()
813理想光学系统的放大率()
82光学元件的成像特性()
821球面光学元件的成像特性()
822平面光学元件的成像特性()
83光学成像系统中的光阑()
831光学系统的孔径光阑、入射光瞳
和出射光瞳()
832光学系统的视场光阑、入射窗和
出射窗()
833 渐晕光阑()
834消杂光光阑()
84常用光电图像转换系统的
成像特性()
841摄影系统及其物镜的光学
成像特性()
842显微系统及其物镜的光学
成像特性()
843望远系统及其物镜的光学
成像特性()
85照明系统()
851照明系统设计的基本原则()
852临界照明和柯勒照明()
853图像传感器应用系统中光源
和照度的匹配()
86远心光路在动态测试中的
应用()
87面阵CCD摄像机光学镜头的
类型及其参数()
88线阵CCD常用的物镜()
89本章小结()
思考题与习题8()
第9章特种图像传感器()
91微光图像传感器()
911微光图像传感器的发展概况()
912微光电视摄像系统()
913微光电视摄像系统观察距离
的估算()
914微光CCD摄像器件()
92红外CCD图像传感器()
921主动红外电视摄像系统()
922被动红外电视摄像系统()
93X光CCD图像传感器()
931X光像增强器()
932医用X光电视摄像系统()
933工业用X光光电检测系统()
94热成像技术()
941点扫描式热释电热像仪()
942热释电摄像管的基本结构()
943典型热像仪()
95本章小结()
思考题与习题9()第10章图像传感器的典型应用
实例()101图像传感器用于一维尺寸的
测量()
1011玻璃管内、外径尺寸测量控制
仪器的技术要求()
1012仪器的工作原理()
1013线阵CCD的选择()
1014光学系统设计()
1015外径、壁厚的检测电路()
 1016微机数据采集接口()
1017系统的长线传输()
102CCD的拼接技术在尺寸测量
系统中的应用()
1021CCD的机械拼接技术在尺寸
测量中的应用()
1022线阵CCD的光学拼接()
103线阵CCD图像传感器用于二维
位置的测量()
1031高精度二维位置测量系统()
1032光学系统误差分析()
104CCD在BGA管脚三维尺寸
测量中的应用()
1041测量原理()
1042数学模型()
1043系统的标定()
1044BGA芯片测量实验()
105CCD图像传感器用于平板
位置的检测()
1051平板位置检测的基本原理()
1052平板位置检测系统()
1053测量范围与测量精度()
106利用线阵CCD非接触测量
材料变形量的方法()
1061材料拉伸变形量的测量
原理()
1062测量范围与测量精度()
1063现场测试结果  ()
1064讨论()
107CCD图像传感器用于物体
振动的非接触测量()
1071振动测量原理()
1072振动测量的硬件电路()
1073软件设计()
1074振动台测试实验结果()
108图像传感器用于高精度细丝
直径的测量()
1081细丝激光衍射原理()
1082检测系统()
1083数据处理系统()
1084测量系统的误差分析()
1085讨论()
109图像传感器用于透镜曲率
半径的自动测量()
1091测量原理和系统构成()
1092测量系统的硬件与软件()
1093系统测量误差()
1010图像传感器用于成像物镜
光学传递函数的测量()
10101光学传递函数检测原理()
10102光学传递函数检测系统()
1011CCD用于ICPAES光谱
探测与分析()
10111ICPAES光谱探测器的
基本原理()
10112实验结果分析及结论()
1012CCD图像传感器用于光学
系统像差测量()
10121像差测量原理()
10122哈特曼光电测量系统()
10123实验测量系统()
10124米字形光斑坐标的测量()
1013线阵CCD图像传感器在扫
描复印技术中的应用()
10131CCD图像传感器用于
彩色复印机()
10132接触式图像传感器（CIS）()
1014面阵CCD用于钢板尺寸的
测量()
10141测量原理与系统组成()
10142测量系统误差分析()
10143结论()
1015CCD天文图像观测系统()
10151云台一号CCD系统()
10152北京天文台的CCD太阳磁场
图像采集系统()
1016图像传感器用于光电显微
分析仪()
10161光电显微镜的基本构成()
10162光电显微分析仪的基本
工作原理()
10163光电显微分析仪的设计()
10164结论()
1017图像传感器在内窥镜摄像
系统中的应用()
10171工业内窥镜电视摄像系统()
10172医用电子内窥镜摄像系统()
10173侦察内窥镜摄像系统()
1018图像传感器用于数码照
相机()
10181数码照相机的结构与
工作原理()
10182典型数码照相机简介()
1019本章小结()
思考题与习题10()
参考文献()

人们通过感官从自然界提取各种信息，其中以人眼通过视觉提取的信息量最多，也最丰富多彩，最可靠。成语“百闻不如一见”就说明了这个道理。图像传感器帮助人们提高人眼的视觉范围，使人们看到肉眼无法看到的微观世界和宏观世界，看到人们暂时无法到达之处所发生的事情，看到超出肉眼视觉范围的各种物理、化学变化过程，生命、生理、病变的发生、发展过程等,可见图像传感器在人们的文化、体育、生产、生活和科学研究中起到非常重要的作用，可以说现代人类活动已经无法离开图像传感器。
图像传感器能够将各种光学图像转换成一维时序信号并输出。尤其是进入21世纪以来，CCD（Charge Coupled Devices）、CMOS（Complementary MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor）等半导体集成图像传感器分辨率的提高，以及半导体集成电路的发展，使传感器的体积、重量、功能与智能化等优势凸显，互联网与通信技术的发展使人类对图像传感器的依赖程度愈加增强。人机交互，机器与机器之间的通信、控制与管理都需要图像传感器提供瞬息万变的图像信息，增强人机以及机器设备之间的信息沟通，已成为实现物联网的关键。
“为机器安装智慧的眼睛”为本书的宗旨，本书的目的是培养从事图像传感器应用技术的科技人才，并为物联网建设事业发挥积极作用。
本书第1版自2003年出版以来受到光电界工程技术人员与高等院校有关专业广大师生的欢迎与厚爱，被很多高校选作技术基础课的必修教材。
本书第2版于2013年出版，为“天津市自然科学学术专著”，得到天津市科协的资助。
随着科技的发展，图像传感器应用技术不断进步与提高；随着智能制造技术的发展，图像传感器已成为机械设备的必备部件。为适应当前技术层面的提高和高校有关专业人才培养、教育改革的需要，结合广大师生的反馈意见，为保持教材的先进性，推出了第3版。
第3版共10章，主要内容包括：图像解析基本理论，各种图像传感器的工作原理、特性、驱动方式、计算机数据采集与接口技术等，通过对典型器件的驱动与典型图像传感器结构分析达到掌握各种半导体图像传感器和基本输出特性。通过介绍图像传感器在非接触尺寸测量、图像传感、图像分析、光谱探测、天文观测和安防监控等领域的典型应用实例，达到开拓思路，开发创新产品的目的。书中还收集了许多典型图像传感器的特性参数、特性曲线、典型驱动电路和利用图像传感器的一些技巧，使本书成为教科书及光电工程和现代测试技术领域的有益参考书。
本书第3版由王庆有、尚可可、逯力红编著。尚可可负责第6、7章，逯力红负责第8、9章及第10章的部分内容，王勤协助完成第2章，于桂珍协助完成第5章，其余各章节均由王庆有编写，并负责全书的统编定稿。
在本书编写过程中得到了国内光电技术领域许多老教师和朋友的支持和帮助，他们为本书提供了大量的素材和技术资料。在此忠心感谢：天津大学叶声华院士、孙长库教授、黄战华教授，北京理工大学张忠廉教授、周仁忠教授，天津工业大学张海明，南京理工大学李开明，空军第一航空学院黄宜军，中科院西安光机所陈良益、孙传东，中科院光电技术研究所沈忙作、陈旭南，北京凌云光视数字图像技术公司姚毅博士，北京嘉恒中自图像技术有限公司吴小宁经理，本书还得到天津大学光电信息工程系的支持，在此一并表示诚挚的谢意！
本书编写、修订过程中难免会有疏漏或错误之处，望读者批评指正，并提出宝贵意见（wqy@tjueducn）。

编著者

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图像传感器应用技术（第3版）