摘要：tc237b是美国德州仪器(ti)公司生产的黑白电荷耦合器件(ccd)图像传感器。详细介绍tc237的主要特点，引脚功能和结构原理，最后给出tc237b在嵌入式图像采集系统中的具体应用实例。

　　关键词：ccd；图像传感器；tc237b；图像采集

　　1 引言

　　tc237b是ti公司生产的一款1/3英寸的帧转移方式的电荷耦合器件(ccd)图像传感器。它有340000个像素，其中有效像素为658x496，能广泛应用在黑白电视系统、电脑、工业检测等需要低成本和小尺寸的场合。

　　tc237b的图像感光区由500行像素组成，每行有680个像素，其中每行有22个像素用于提供参考黑电平。它的反模糊特性基于一种先进的横向溢出漏级概念。传感器能在低暗电流下，作为一款658(h)x496(v)的传感器在隔行模式下工作；同时，tc237b的另一个重要特性是它能每帧采集340000个像素。传感器还具有高速图像传输特性，并且能在不损失敏感度和分辨率的情况下进行持续电子曝光控制。感光电荷在一个高性能的，带有复位和参考电平发生器的结构中转换成13μv/e的信号电压。产生的信号进一步通过低噪音的二阶信号源输出放大器进行缓冲，从而提高输出的驱动能力。

　　tc237b型图像传感器采用了ti公司特有的先进虚拟阶段(avp)技术。avp技术能使传感器具有高蓝色响应、低暗电流、高光响应一致性和单相时钟等优点。

　　2 主要特点和引脚功能

　　图1示出tc237b型图像传感器采用12引脚双列直插封装的引脚排列，其引脚功能如表l所列。tc237b的主要特点如下：

　　●高分辨率，1/3英寸固态传感器；

　　●每场可达340000个像素；

　　●帧存储；

　　●具有658(h)x496(v)有效像素，兼容电子调中；

　　●有多种读出模式特性：逐行扫描方式、隔行扫描方式、双行同时读出模式、图像区行累加、拖影消减；

　　●快速单脉冲图像区清除特性；

　　●能进行1/60~1/50000秒的持续电子曝光控制；

　　●7.4μmx7.4μm像素；

　　●先进横向溢出漏级反模糊技术；

　　●暗电流小；

　　●感光反应一致性高；

　　●动态范围大：

　　●光敏感度高；

　　●蓝色响应高；

　　●无图像老化、图像残留、图像失真、图像延迟或颤噪效应等现象。

　　3 内部结构

　　tc237b由4个基本功能模块组成：图像感光区、图像存储区、串行寄存器和带有电荷检测及独立复位的低噪音信号处理放大器模块，其原理框图如图2所示。

　　3.l 图像感光区和图像存储区

　　图像感光区和存储区占据了tc237b的大部分面积，分别拥有340000个像素。当光射进图像感光区的硅元件时，将产生电子——空穴对，并聚集在势阱之中。在开始一段新的感光时间前，只需在溢出漏级施加1个1μs以上的脉冲就可以消除图像。图像存储区的像素数和感光区的相同，尺寸比感光区的略小，并且被外壳遮盖以免受到外界光的照射影响，这样，感光完成后一场感光电荷就可以传送到存储区。感光电荷从感光区传送到存储区的过程叫做并行传输。并行传输的时间取决于读出模式是隔行扫描还是逐行扫描。当使用逐行扫描模式时，信号还可以选择单通道读出或双通道快速读出。

　　在图像感光区的左部，每行有22个像素被金属遮光屏覆盖。这些暗像素可以为图像的后继处理电路提供黑参考电平。除此以外，在图像感光区和图像存储区间有4行像素同样被金属遮光屏覆盖，它们的存在避免了感光区的电荷泄漏到存储区中。

　　3.2 串行寄存器和信号读出

　　感光电荷在存储区门和串行门的控制下将一行一行地从存储区传送到1个或2个寄存器。使用1个或2个寄存器取决于采用何种读出模式。当使用2个寄存器时，信号的读出是并行的。

　　当像素被传送到串行寄存器后，它们将随时钟送出并由一个电荷探测节点所检测。探测节点必须在下一个像素到达之前先复位到一个参考电平。而串行寄存器的读出时序需要符合相关双采样(cds)的要求。当电荷送到探测节点上时，节点上的电势按比例地转变成相应数量的接收电荷。这种转变由一个mos晶体管感测。信号在适当缓冲后将提供给图像传感器的输出端。

　　4 在嵌入式图像采集系统中的应用

　　嵌入式图像采集系统主要由tc237b图像传感器、驱动电路、模拟前端、cpid、arm7tdmi处理器、fifo组、sdram存储器等组成，其原理如图3所示。

　　摘要：tc237b是美国德州仪器(ti)公司生产的黑白电荷耦合器件(ccd)图像传感器。详细介绍tc237的主要特点，引脚功能和结构原理，最后给出tc237b在嵌入式图像采集系统中的具体应用实例。

　　关键词：ccd；图像传感器；tc237b；图像采集

　　1 引言

　　tc237b是ti公司生产的一款1/3英寸的帧转移方式的电荷耦合器件(ccd)图像传感器。它有340000个像素，其中有效像素为658x496，能广泛应用在黑白电视系统、电脑、工业检测等需要低成本和小尺寸的场合。

　　tc237b的图像感光区由500行像素组成，每行有680个像素，其中每行有22个像素用于提供参考黑电平。它的反模糊特性基于一种先进的横向溢出漏级概念。传感器能在低暗电流下，作为一款658(h)x496(v)的传感器在隔行模式下工作；同时，tc237b的另一个重要特性是它能每帧采集340000个像素。传感器还具有高速图像传输特性，并且能在不损失敏感度和分辨率的情况下进行持续电子曝光控制。感光电荷在一个高性能的，带有复位和参考电平发生器的结构中转换成13μv/e的信号电压。产生的信号进一步通过低噪音的二阶信号源输出放大器进行缓冲，从而提高输出的驱动能力。

　　tc237b型图像传感器采用了ti公司特有的先进虚拟阶段(avp)技术。avp技术能使传感器具有高蓝色响应、低暗电流、高光响应一致性和单相时钟等优点。

　　2 主要特点和引脚功能

　　图1示出tc237b型图像传感器采用12引脚双列直插封装的引脚排列，其引脚功能如表l所列。tc237b的主要特点如下：

　　●高分辨率，1/3英寸固态传感器；

　　●每场可达340000个像素；

　　●帧存储；

　　●具有658(h)x496(v)有效像素，兼容电子调中；

　　●有多种读出模式特性：逐行扫描方式、隔行扫描方式、双行同时读出模式、图像区行累加、拖影消减；

　　●快速单脉冲图像区清除特性；

　　●能进行1/60~1/50000秒的持续电子曝光控制；

　　●7.4μmx7.4μm像素；

　　●先进横向溢出漏级反模糊技术；

　　●暗电流小；

　　●感光反应一致性高；

　　●动态范围大：

　　●光敏感度高；

　　●蓝色响应高；

　　●无图像老化、图像残留、图像失真、图像延迟或颤噪效应等现象。

　　3 内部结构

　　tc237b由4个基本功能模块组成：图像感光区、图像存储区、串行寄存器和带有电荷检测及独立复位的低噪音信号处理放大器模块，其原理框图如图2所示。

　　3.l 图像感光区和图像存储区

　　图像感光区和存储区占据了tc237b的大部分面积，分别拥有340000个像素。当光射进图像感光区的硅元件时，将产生电子——空穴对，并聚集在势阱之中。在开始一段新的感光时间前，只需在溢出漏级施加1个1μs以上的脉冲就可以消除图像。图像存储区的像素数和感光区的相同，尺寸比感光区的略小，并且被外壳遮盖以免受到外界光的照射影响，这样，感光完成后一场感光电荷就可以传送到存储区。感光电荷从感光区传送到存储区的过程叫做并行传输。并行传输的时间取决于读出模式是隔行扫描还是逐行扫描。当使用逐行扫描模式时，信号还可以选择单通道读出或双通道快速读出。

　　在图像感光区的左部，每行有22个像素被金属遮光屏覆盖。这些暗像素可以为图像的后继处理电路提供黑参考电平。除此以外，在图像感光区和图像存储区间有4行像素同样被金属遮光屏覆盖，它们的存在避免了感光区的电荷泄漏到存储区中。

　　3.2 串行寄存器和信号读出

　　感光电荷在存储区门和串行门的控制下将一行一行地从存储区传送到1个或2个寄存器。使用1个或2个寄存器取决于采用何种读出模式。当使用2个寄存器时，信号的读出是并行的。

　　当像素被传送到串行寄存器后，它们将随时钟送出并由一个电荷探测节点所检测。探测节点必须在下一个像素到达之前先复位到一个参考电平。而串行寄存器的读出时序需要符合相关双采样(cds)的要求。当电荷送到探测节点上时，节点上的电势按比例地转变成相应数量的接收电荷。这种转变由一个mos晶体管感测。信号在适当缓冲后将提供给图像传感器的输出端。

　　4 在嵌入式图像采集系统中的应用

　　嵌入式图像采集系统主要由tc237b图像传感器、驱动电路、模拟前端、cpid、arm7tdmi处理器、fifo组、sdram存储器等组成，其原理如图3所示。