《圖像傳感器應用技術（第2版）》從應用的角度講述了CCD、CMOS半導體圖像傳感器和掃描圖像傳感器的基本工作原理；典型圖像傳感器的基本特性與特性參數；驅動方式及其與計算機數據采集技術；典型應用中的光源、光學系統的基本概念與計算方法等。最后列舉18種類型的應用實例為讀者開拓圖像傳感器的應用領域。
人們通過感官從自然界提取各種信息，其中以人眼通過視覺提取的信息量為最多，也最為豐富多彩，最為可靠。成語“百聞不如一見”就說明了這個道理。圖像傳感器幫助人們提高人眼的視覺范圍，使人們看到肉眼無法看到的微觀世界和宏觀世界，看到人們暫時無法到達處所發生的事件，看到超出肉眼視覺范圍的各種物理、化學變化過程，生命、生理、病變的發生、發展過程等。可見圖像傳感器在人們的文化、體育、生產、生活和科學研究中起到非常重要的作用，可以說現代人類活動已經無法離開圖像傳感器。
圖像傳感器是基于光電技術基礎上發展起來的，是將光學圖像轉換成一維時序信號的器件。它包含電子束攝像管、像增強管與變相管等真空管圖像傳感器，CCD（Charge coupled devices）、CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等半導體集成圖像傳感器和掃描型圖像傳感器等。其中，電子束攝像管等真空圖像傳感器正逐漸被CCD、CMOS等半導體集成圖像傳感器所取代。因此，本書不再討論真空圖像傳感器，而重點講授半導體圖像傳感器和掃描型圖像傳感器的原理及其應用技術。
本書共12章，主要內容包括：光電技術基礎理論，各種圖像傳感器的工作原理、特性、特性參數、驅動方式與計算機接口技術，幾款特種圖像傳感器，以及圖像傳感器在非接觸尺寸測量、圖像傳感、圖像分析、光譜探測、天文觀測和安全監控等方面的典型應用。這些典型應用來自于參與本書編寫的作者的科技作品，非常具有實際指導意義。書中還收集了許多典型圖像傳感器的特性參數、特性曲線、典型驅動電路和利用圖像傳感器的一些技巧。希望它能為科技開發做出貢獻。因此，它不但是一本講授圖像傳感器的教科書，更是從事光電工程和現代測試技術科技人員的有益參考書。
本書第1版自2003年出版以來受到光電界工程技術人員與高校相關專業教師及學生的歡迎，很多高校把它選作技術基礎課的必修教材。隨著科技的發展，圖像傳感器應用技術在不斷地進步與提高，為適應當前技術層面的提高和高校教育改革的需要，作者決定再版。
這次修訂除了把第3章改為圖像掃描與圖像顯示技術外，還補充了第9章的內容，增加PCIE總線數據采集卡的內容，另外對全書第1版的文字、符號，以及印刷錯誤等進行了修正。
這次修訂主要由王慶有完成，參加修訂的人員還有：縐開順，參與修訂第3章；朱同波參與修訂第11章；尚可可和王達成參與修訂第12章。本書第1版由王慶有編著，其中，林家明編寫第6?6、6?7、6?8節，蔡懷宇編寫第10章，楊藝編寫第8章，楊森編寫9?4節，其他章節由王慶有編寫。
天津理工學院龔正烈教授對全部書稿進行了認真細致的審校。本書在編寫過程中得到了國內光電技術領域許多老師和朋友的支持和幫助，他們為本書提供了大量的素材和技術資料。在此衷心感謝：天津大學葉聲華院士、孫長庫教授、黃戰華教授，北京理工大學張忠廉教授、周仁忠教授，天津工業大學張海明，南京理工大學李開明，空軍第一航空學院黃宜軍，中國科院西安光機所陳良益、孫傳東，中國科院光電技術研究所沈忙作、陳旭南，北京凌云光視數字圖像技術公司姚毅博士，北京嘉恒中自圖像技術有限公司吳小寧經理，天津市耀輝光電技術有限公司李強、孟玲霞，天津市開希機器視覺技術有限公司王雪峰、于洪明等。本書修訂過程中還得到天津大學光電信息工程系、閩南理工學院光電信息工程教研室和天津工業大學理學院光信息科學與技術系的支持和幫助，在此一并表示誠摯的謝意！
本書得到天津市科學技術協會專著經費的資助，并獲得福建省創新人才培養改革試點項目的支持。在此向天津市科技協會與福建省閩南理工學院表示感謝。
本書修訂過程中事物繁多，難免有些疏漏，望讀者批評指正。歡迎教學第一線的教師提出寶貴意見 。
編著者
于閩南理工學院
第1章 光輻射與光電技術基礎
1.1 光輻射的度量
1.1.1 與輻射源有關的參數
1.1.2 與接收器有關的參數
1.1.3 光源的輻射光譜分布參量
1.1.4 量子流速率
1.2 物體熱輻射
1.2.1 黑體輻射定律
1.2.2 輻射體的分類及其溫度表示
1.3 輻射度參數與光度參數的關系
1.3.1 人眼的視覺靈敏度
1.3.2 人眼的光譜光視效能
1.3.3 兩種輻射體光視效能的計算
1.4 半導體對光的吸收
1.4.1 物質對光吸收的一般規律
1.4.2 半導體對光的吸收
1.5 光電效應
1.5.1 內光電效應
1.5.2 光電發射效應
思考題與習題1
第2章 光源
2.1 自然光源
2.2 鎢絲燈光源
2.2.1 鎢絲白熾燈
2.2.2 鹵鎢燈
2.3 氣體放電燈
2.4 半導體發光二極管（LED）光源
2.4.1 發光二極管的發光機理
2.4.2 發光強度－電流特性
2.4.3 發光光譜和發光效率
2.4.4 LED燈構成的儀器光源
2.5 激光光源
2.5.1 激光的產生機理
2.5.2 氦氖激光器
2.5.3 半導體激光器（LD）
2.6 圖像傳感器應用系統中光源和
照度的匹配
思考題與習題2
第3章 圖像掃描與圖像顯示技術
3.1 圖像解析原理
3.1.1 圖像的解析方法
3.1.2 圖像傳感器基本技術參數
3.2 圖像的顯示與電視制式
3.2.1 電視監視器的掃描
3.2.2 電視制式
3.3 圖像顯示器的分類
3.4 典型圖像顯示器
3.4.1 TFT LCD圖象顯示器簡介
3.4.2 TFT LED圖像顯示器簡介
3.4.3 LED圖像顯示器
思考題與習題3
第4章 電荷耦合攝像器件的基本
工作原理4.1 電荷存儲
4.2 電荷耦合
4.3 CCD的電極結構
4.4 電荷的注入和檢測
4.5 CCD的特性參數
4.6 電荷耦合攝像器件
4.6.1 工作原理
4.6.2 CCD的基本特性參數
4.6.3 動態范圍
4.6.4 暗電流
4.6.5 分辨率
思考題與習題4
第5章 典型線陣CCD圖像傳感器
5.1 典型單溝道線陣CCD
5.1.1 TCD1209D的基本結構
5.1.2 TCD1209D的基本工作原理
5.1.3 TCD1209D的特性參數
5.1.4 TCD1209D的驅動電路
5.1.5 TCD1209D的外形尺寸
5.2 典型雙溝道線陣CCD器件
5.3 具有積分時間調整功能的線陣CCD
5.3.1 TCD1205D
5.3.2 IL P1型線陣CCD
5.4 具有采樣保持輸出電路的線陣CCD
5.5 并行輸出的線陣CCD
5.5.1 并行輸出的TCD1703C
5.5.2 分段式并行輸出的線陣CCD
5.6 用于光譜探測的高性能線陣CCD
5.6.1 RL1024SB
5.6.2 RL2048DKQ
5.6.3 TCD1208AP
5.7 彩色線陣CCD
5.7.1 TCD2000P
5.7.2 TCD2558D
5.7.3 TCD2901D
5.8 環形線陣CCD
思考題與習題5
第6章 典型面陣CCD
6.1 DL32型面陣CCD
6.1.1 結構
6.1.2 工作原理
6.1.3 DL32型CCD的光電特性
6.2 TCD5130AC面陣CCD
6.3 TCD5390AD面陣CCD
6.4 IA D4型面陣CCD
6.4.1 IA D4的結構
6.4.2 工作原理
6.4.3 IA D4的基本特性
6.5 特種面陣CCD
6.5.1 IA D9 2048型面陣CCD
6.5.2 IA D9 5000型面陣CCD
6.5.3 2620萬像素面陣CCD
6.6 面陣CCD攝像器件的特性
6.7 面陣CCD的電荷累積時間
與電子快門
6.8 MTV 2821攝像機
6.8.1 工作原理
6.8.2 MTV 2821CB特性參數
6.8.3 MTV 2821CB的主要功能及其設置
6.8.4 幀累積功能
思考題與習題6
第7章 CCD彩色攝像機概述
7.1 三管CCD彩色電視攝像機
7.1.1 三管CCD彩色電視攝像機的基本組成
7.1.2 光學系統和CCD攝像機中的重合調整
7.1.3 頻譜混疊干擾在R，G，B信號之間相互抵消
7.2 兩管式CCD彩色電視攝像機
7.3 單管CCD彩色攝像機
7.4 典型單片彩色CCD
7.4.1 Bayer濾色器單片彩色CCD
7.4.2 復合濾色器(或補色濾光片)型的彩色CCD
7.5 彩色數碼照相機簡介
思考題與習題7
第8章 CMOS圖像傳感器
8.1 MOS場效應管
8.1.1 MOS場效應管的基本結構
8.1.2 場效應管的主要性能參數
8.2 CMOS成像器件的原理結構
8.2.1 CMOS成像器件的組成
8.2.2 CMOS成像器件的像敏單元結構
8.2.3 CMOS圖像傳感器的工作流程
8.2.4 CMOS成像器件的輔助電路
8.3 CMOS圖像傳感器的性能
指標
8.4 典型CMOS圖像傳感器
8.4.1 IBIS4 SXGA型CMOS成像器件
8.4.2 FUGA1000圖像傳感器
8.4.3 高速CMOS圖像傳感器
8.5 CMOS攝像機
8.5.1 IM28 SA型CMOS攝像機
8.5.2 MC1300高速CMOS攝像機
思考題與習題8
第9章 視頻信號處理與計算機
數據采集9.1 CCD視頻信號的二值化處理
9.1.1 二值化處理方法
9.1.2 二值化數據采集與計算機接口
9.2 CCD視頻信號的量化處理
9.3 線陣CCD輸出信號的數據采集與計算機接口
9.4 面陣CCD的數據采集與計算機接口
9.4.1 圖像采集卡的基本工作原理
9.4.2 圖像卡的基本結構
9.4.3 典型圖像數據采集卡
思考與習題9
第10章 圖像傳感器的光學成像系統10.1 光學成像系統的基本計算公式
10.1.1 理想光學系統的基本參數
10.1.2 理想光學系統的物像位置公式
10.1.3 理想光學系統的放大率
10.2 光學元件的成像特性
10.2.1 球面光學元件的成像特性
10.2.2 平面光學元件的成像特性
10.3 光學成像系統中的光闌
10.4 常用光電圖像轉換系統的成像特性
10.4.1 攝影系統及其物鏡的光學成像特性
10.4.2 顯微系統及其物鏡的光學成像特性
10.4.3 望遠系統及其物鏡的光學成像特性
10.5 照明系統
10.6 遠心光路在動態測試中的應用
10.7 面陣CCD攝像機光學鏡頭的類型及其參數
10.8 線陣CCD常用的物鏡
思考與習題10
第11章 特種圖像傳感器
11.1 微光圖像傳感器
11.1.1 微光圖像傳感器的發展概況
11.1.2 微光電視攝像系統
11.1.3 微光電視攝像系統觀察距離的估算
11.1.4 微光CCD攝像器件
11.2 紅外CCD圖像傳感器
11.2.1 主動紅外電視攝像系統
11.2.2 被動紅外電視攝像系統
11.3 X光CCD圖像傳感器
11.3.1 X光像增強器
11.3.2 醫用X光電視攝像系統
11.3.3 工業用X光光電檢測系統
11.4 熱成像技術
11.4.1 點掃描式熱釋電熱像儀
11.4.2 熱釋電攝像管的基本結構
11.4.3 典型熱像儀
思考與習題11
第12章 圖像傳感器的典型應用實例
12.1 圖像傳感器用于一維尺寸的測量
12.1.1 玻璃管內、外徑尺寸測量控制儀器的技術要求
12.1.2 儀器的工作原理
12.1.3 線陣CCD的選擇
12.1.4 光學系統設計
12.1.5 對外徑、壁厚的檢測電路
12.1.6 微機數據采集接口
12.1.7 系統的長線傳輸
12.2 CCD的拼接技術在尺寸測量系統中的應用
12.2.1 CCD的機械拼接技術在尺寸測量中的應用
12.2.2 線陣CCD的光學拼接
12.3 線陣CCD圖像傳感器用于二維位置的測量
12.3.1 高精度二維位置測量系統
12.3.2 光學系統誤差分析
12.4 CCD在BGA管腳三維尺寸測量中的應用
12.4.1 測量原理
12.4.2 數學模型
12.4.3 系統的標定
12.4.4 BGA芯片測量實驗
12.5 CCD圖像傳感器用于平板位置的檢測
12.6 利用線陣CCD非接觸測量材料變形量的方法
12.7 CCD圖像傳感器用于物體振動的非接觸測量
12.8 圖像傳感器用于高精度細絲直徑的測量
12.9 圖像傳感器用于透鏡曲率半徑的自動測量
12.9.1 測量原理和系統構成
12.9.2 測量系統的硬件與軟件
12.9.3 系統測量誤差
12.10 圖像傳感器用于成像物鏡光學傳遞函數的測量
12.10.1 光學傳遞函數檢測原理
12.10.2 光學傳遞函數檢測系統
12.11 CCD用于ICP AES光譜探測與分析
12.11.1 ICP AES光譜探測器的基本原理
12.11.2 實驗結果分析及結論
12.12 CCD圖像傳感器用于光學系統像差測量
12.13 線陣CCD圖像傳感器在掃描復印技術中的應用
12.14 面陣CCD圖像傳感器用于鋼板尺寸測量系統
12.15 CCD天文圖像觀測系統
12.16 圖像
……
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