第五章 光电成像检测器件

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1、第五章第五章 光电成像检测器件光电成像检测器件光电探测器光电探测器光电成像器件光电成像器件微光夜瞄镜微光夜瞄镜 微光夜视眼镜微光夜视眼镜热像仪热像仪第五章第五章 光电成像检测器件光电成像检测器件5.1 光电成像检测器件的类型与成像原理光电成像检测器件的类型与成像原理5.2 真空摄像管真空摄像管5.3 电荷耦合器件电荷耦合器件CCD5.4 CMOS图像传感器图像传感器5.5 变象管和像增强器变象管和像增强器5.1 光电成像检测器件的类型与成像原理光电成像检测器件的类型与成像原理一、光电成像检测器件的类型一、光电成像检测器件的类型1、扫描型光电成像器件、扫描型光电成像器件-又称摄像器件又称摄像器件

2、这种器件通过电子束扫描或固体自扫描等方式，将被这种器件通过电子束扫描或固体自扫描等方式，将被摄景物经光学系统成像在器件的光敏面（靶面）上的摄景物经光学系统成像在器件的光敏面（靶面）上的二维图像转变为一维时序信号输出处理。二维图像转变为一维时序信号输出处理。这种运载图像信息的一维时序信号称为视频信号。这种运载图像信息的一维时序信号称为视频信号。1、扫描型光电成像器件、扫描型光电成像器件扫描型扫描型光电成像器件光电成像器件真空摄像器件真空摄像器件固体摄像器件固体摄像器件光电型光电型热电型：热释电摄像管热电型：热释电摄像管光电发射式摄像管光电发射式摄像管光电导式摄像管光电导式摄像管电荷传送型电荷传送

3、型器件器件CTD金属氧化物半导体型金属氧化物半导体型MOS传感器件传感器件电荷耦合器件电荷耦合器件CCD电荷注入器件电荷注入器件CID电荷引动器件电荷引动器件CPD非扫描型非扫描型光电成像器件光电成像器件变象管变象管像增强管像增强管红外变象管红外变象管X射线变象管射线变象管紫外变象管紫外变象管负电子亲和势像增强器负电子亲和势像增强器串联式像增强管串联式像增强管级联式像增强管级联式像增强管微通道板式像增强器微通道板式像增强器2、非扫描型光电成像器件、非扫描型光电成像器件由像敏面（光电阴极），电子透镜和显像面（荧光屏）等三部分由像敏面（光电阴极），电子透镜和显像面（荧光屏）等三部分组成。组成。二、

4、电视扫描技术二、电视扫描技术二、电视扫描技术二、电视扫描技术1、视频信号、视频信号电子束扫描时，由视频信号控制电子束荧光屏的强度，电子束扫描时，由视频信号控制电子束荧光屏的强度，荧光屏的发光强度是电子束强度的函数。荧光屏的发光强度是电子束强度的函数。电子束电子束显像管的电磁偏转线圈产生的洛伦磁力显像管的电磁偏转线圈产生的洛伦磁力产生水平和垂直的偏转（行、场两个方向扫描荧光屏）产生水平和垂直的偏转（行、场两个方向扫描荧光屏）2.扫扫 描描光电图像光电图像 将光电图像分割为很多细小的单元，称为像素将光电图像分割为很多细小的单元，称为像素图像的分图像的分割与割与像素像素2.扫扫 描描电信号电信号光电

5、图像光电图像按一定规律依次将图像中的每一像素的电（电荷）按一定规律依次将图像中的每一像素的电（电荷）信号读出的过程，称为扫描。信号读出的过程，称为扫描。图像的分图像的分割与象素割与象素一帧一帧一行一行扫描点从起始点出发再次回到该点，输出的全部图像信息称为一帧。2.扫扫 描描 行、帧行、帧隔行扫描方式逐行扫描方式2.扫扫 描描 两种扫描方式两种扫描方式逐行扫描方式根据视人眼觉时间特根据视人眼觉时间特性，无闪烁显示活动性，无闪烁显示活动图象要高于图象要高于4848次次/秒秒刷新速率刷新速率 帧频：帧频：50Hz 行数：行数：625行频：行频：降低行频降低行频隔行扫描方式2.扫扫 描描 两种扫描方式

6、两种扫描方式隔行扫描方式一帧分为两场一帧分为两场奇数场奇数场偶数场偶数场135246场频：场频：50Hz50Hz帧频：帧频：25Hz25Hz 无闪烁无闪烁-降低行频降低行频隔行扫描方式逐行扫描方式高清晰成像测量系统工业民用电视系统2.扫扫 描描 两种扫描方式两种扫描方式正程和逆程正程和逆程行正程行正程场正程场正程 显显 示示信信 息息行逆程行逆程 场逆程场逆程 消消 隐隐2.扫扫 描描3.我国电视标准 我国电视标准采用我国电视标准采用PAL制：制：场频场频fv=50Hz，帧频，帧频fZ=25Hz；隔行扫描，每帧隔行扫描，每帧625行；行；场周期场周期TV=20ms；行周期行周期TH=64 s；

7、视频信号带宽视频信号带宽BW=6MHzPAL德国德国NTSC美国美国5.2真空摄像管真空摄像管一、视像管的结构和各部分作用一、视像管的结构和各部分作用一、视像管的结构和各部分作用一、视像管的结构和各部分作用 视像管是利用内光电效应原理将光学图像转变为电信视像管是利用内光电效应原理将光学图像转变为电信视像管是利用内光电效应原理将光学图像转变为电信视像管是利用内光电效应原理将光学图像转变为电信号的这一类摄像管的统称。号的这一类摄像管的统称。号的这一类摄像管的统称。号的这一类摄像管的统称。氧化铅靶由三层不同的材料组成氧化铅靶由三层不同的材料组成-PIN型层结构型层结构光电转换光电转换信号存储信号存储

8、扫描输出扫描输出1.1.三个基本功能三个基本功能光像光像电子枪电子枪利用电子枪发射出来的电子束依次扫描靶面各像素，利用电子枪发射出来的电子束依次扫描靶面各像素，将靶面的电荷（或电势）图像有序地转变成视频信将靶面的电荷（或电势）图像有序地转变成视频信号输出，这就完成了扫描输出的功能。号输出，这就完成了扫描输出的功能。加速电极加速电极聚焦电极聚焦电极聚焦线圈聚焦线圈偏转线圈偏转线圈灯丝灯丝热阴极热阴极控制栅极控制栅极 扫描输出2.2.电子束扫描输出电子束扫描输出电子束扫描输出电子束扫描输出2.电子束扫描输出灯丝灯丝热阴极热阴极控制栅极控制栅极加速电极加速电极聚焦电极聚焦电极聚焦线圈聚焦线圈偏转线圈

9、偏转线圈 电真空摄像管由于其重量和体积的限制，其研电真空摄像管由于其重量和体积的限制，其研究与发展已经告一段落，它正逐步被固体摄像器件究与发展已经告一段落，它正逐步被固体摄像器件所代替。所代替。2.2.硅靶结构和工作原理硅靶结构和工作原理二、摄像管的性能参数二、摄像管的性能参数1 1、摄像管的光电转换特性、摄像管的光电转换特性2 2、光谱响应特性、光谱响应特性、光谱响应特性、光谱响应特性5.3 电荷耦合器件电荷耦合器件CCDn n固体成像器件本身能完成光学图像转换、信固体成像器件本身能完成光学图像转换、信息存贮和按顺序输出视频信号的全过程。息存贮和按顺序输出视频信号的全过程。n n固体成像器件

10、与真空成像器件相比，有以下固体成像器件与真空成像器件相比，有以下显著优点：显著优点：n n全固体化，体积小，重量轻，工作电压和功耗都很低；耐全固体化，体积小，重量轻，工作电压和功耗都很低；耐全固体化，体积小，重量轻，工作电压和功耗都很低；耐全固体化，体积小，重量轻，工作电压和功耗都很低；耐冲压性能好，可靠性高，寿命长；冲压性能好，可靠性高，寿命长；冲压性能好，可靠性高，寿命长；冲压性能好，可靠性高，寿命长；n n基本上不保留残像（真空摄像管有基本上不保留残像（真空摄像管有基本上不保留残像（真空摄像管有基本上不保留残像（真空摄像管有1520%1520%的残像），无的残像），无的残像），无的残像）

11、，无象元烧伤，扭曲，不受电磁干扰；象元烧伤，扭曲，不受电磁干扰；象元烧伤，扭曲，不受电磁干扰；象元烧伤，扭曲，不受电磁干扰；n n对红外敏感，在军事上可用于红外夜视系统；对红外敏感，在军事上可用于红外夜视系统；对红外敏感，在军事上可用于红外夜视系统；对红外敏感，在军事上可用于红外夜视系统；n n象元尺寸的几何位置精度高（优于象元尺寸的几何位置精度高（优于象元尺寸的几何位置精度高（优于象元尺寸的几何位置精度高（优于1um1um），因而可用于不），因而可用于不），因而可用于不），因而可用于不接触精密尺寸测量系统；接触精密尺寸测量系统；接触精密尺寸测量系统；接触精密尺寸测量系统；n n视频信号与微机

12、接口容易。视频信号与微机接口容易。视频信号与微机接口容易。视频信号与微机接口容易。高锟高锟光纤光纤之父之父 博伊尔博伊尔&史密斯史密斯发明发明CCD图像传感器图像传感器 2009年诺贝尔奖物理学奖得主年诺贝尔奖物理学奖得主Fig.1贝尔实验室贝尔实验室George Smith和和Willard Boyle将可视电话和半导体将可视电话和半导体存储技术结合发明了存储技术结合发明了CCD原型原型Fig.2 现代现代CCD芯片外观芯片外观几家公司接续此一发明，着手进行进一步的研究，包几家公司接续此一发明，着手进行进一步的研究，包括括仙童仙童半导体（半导体（Fairchild Semiconductor

13、Fairchild Semiconductor）、美国）、美国无线电公司（无线电公司（RCARCA）和德州仪器（）和德州仪器（Texas Texas InstrumentsInstruments）。其中）。其中仙童仙童半导体的产品率先上市，半导体的产品率先上市，于于19741974年发表年发表500500单元的线性装置和单元的线性装置和100 x100100 x100像素的平像素的平面装置。面装置。1973年，仙童公司的产品，年，仙童公司的产品，第一块商用第一块商用CCD一一.CCD的结构与工作原理的结构与工作原理1、CCD单元结构单元结构由多个像素组成线由多个像素组成线阵阵,金属栅极是分立金

14、属栅极是分立的，氧化物与半导的，氧化物与半导体是连续的体是连续的PMOS结构结构单元像素单元像素基本名词：势势 阱阱 势势 阱阱 施加正电压施加正电压 空穴耗尽区空穴耗尽区 电子的电子的“陷阱陷阱”一个势阱所吸收的若干个光生电荷称为一个电荷包一个势阱所吸收的若干个光生电荷称为一个电荷包基本名词：势势 阱阱电子的势能图像类似一个波电子的势能图像类似一个波的形状，当电子处于波谷，就好像处的形状，当电子处于波谷，就好像处在一口井里，比较稳定，很难跑出来，在一口井里，比较稳定，很难跑出来，所以称为势阱所以称为势阱栅极正向电压增加栅极正向电压增加时，势阱变深。时，势阱变深。改变改变UG，调调节势阱深度节

15、势阱深度2、电荷的注入 （光注入、电注入）光注入：光注入：电子电子 信号电荷（包）信号电荷（包）产生电子空穴对产生电子空穴对空穴空穴 栅极电压排斥栅极电压排斥3、电荷存储3、电荷存储存储电荷P单元最大存储信息电荷量：单元最大存储信息电荷量：4、电荷耦合原理 基本思想：基本思想：调节势阱深度调节势阱深度 利用势阱耦合利用势阱耦合势阱耦合势阱耦合5 5、CCDCCD电极结构形式电极结构形式三相驱动形式的三相驱动形式的CCDCCD三相时钟脉冲电压按组三相时钟脉冲电压按组（相）加到（相）加到CCD各电极上各电极上 n n采用三相多晶硅交叠栅结构采用三相多晶硅交叠栅结构6 6、电荷的输出、电荷的输出将将

16、CCD传输和处理的信号电荷变换为电流或电压输出。传输和处理的信号电荷变换为电流或电压输出。电荷输出结构有多种形式，如电流输出、浮置扩散放大电荷输出结构有多种形式，如电流输出、浮置扩散放大器输出、浮栅放大器输出结构等。器输出、浮栅放大器输出结构等。浮置扩散放大器属于电压输出方式，目前采用较多。浮置扩散放大器属于电压输出方式，目前采用较多。6、电荷的输出 电流输出方式电流输出方式 ：衬底衬底P P和和N N+区构成输出二极管（反偏压）区构成输出二极管（反偏压）反偏二极管反偏二极管6、电荷的输出 电流输出方式电流输出方式 ：衬底衬底P P和和N N+区构成输出二极管（反偏压）区构成输出二极管（反偏压

17、）复位脉冲复位脉冲RS 102V5V浮置扩散放大器输出浮置扩散放大器输出又称电压输出又称电压输出T1管在复位脉冲管在复位脉冲R的作用下导通，将浮置区剩余电荷包抽走。当的作用下导通，将浮置区剩余电荷包抽走。当复位脉冲复位脉冲R结束，结束，T1管关闭后，管关闭后，A点具有一定的浮置电位。当电点具有一定的浮置电位。当电荷到来时，荷到来时，由浮置扩散区收集的信号电荷来控制放大管由浮置扩散区收集的信号电荷来控制放大管T2的栅极的栅极电压，在输出极得到放大的电压信号。电压，在输出极得到放大的电压信号。二二.CCD的主要特性参数的主要特性参数1.转移效率，损耗率转移效率，损耗率7.暗电流暗电流3.光电转换效

18、率光电转换效率4.光谱响应特性光谱响应特性5.CCD噪声噪声6.分辨率分辨率2.工作频率工作频率8.动态范围动态范围1、转移效率，损耗率、转移效率，损耗率 总总=n 例：例：=0.999，二相，二相1024器件，器件，总总13%预先输入一定的背景电荷，零信号也有一预先输入一定的背景电荷，零信号也有一定电荷定电荷“胖零胖零”技术。技术。2、驱动频率驱动频率下限下限热生载流子影响热生载流子影响 少数载流子平均寿命少数载流子平均寿命上限上限电荷来不及转移电荷来不及转移 电荷从一个电极转移到另一电荷从一个电极转移到另一个电极的固有时间个电极的固有时间 3、光电转换特性、光电转换特性()1 1决定光电转

19、换部件的特性，光电导摄像管的决定光电转换部件的特性，光电导摄像管的1 1值小于值小于1 1。Sb2S3Sb2S3管的管的1 1值为值为0.60.70.60.7，PbOPbO管管的的11值为值为0.950.95，而硅靶管的，而硅靶管的11值接近于值接近于1 1。n n分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能率，分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能率，分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能率，分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能率，分辨率通常用两种方式表达，即极限分辨率和分辨率通常用两种方式表达，即极限分辨率和分辨率通常用两种方式表达，即极限分辨率和分辨率通常用两种方式表达，即极限分辨率和调制深度。调制

20、深度。调制深度。调制深度。n n极限分辨率是以在等于光栅（图像）高度的范极限分辨率是以在等于光栅（图像）高度的范极限分辨率是以在等于光栅（图像）高度的范极限分辨率是以在等于光栅（图像）高度的范围内所能分辨的等宽度黑白线条纹数来表示。围内所能分辨的等宽度黑白线条纹数来表示。围内所能分辨的等宽度黑白线条纹数来表示。围内所能分辨的等宽度黑白线条纹数来表示。分为水平分辨率和垂直分辨率。分为水平分辨率和垂直分辨率。分为水平分辨率和垂直分辨率。分为水平分辨率和垂直分辨率。4、分辨率分辨率n n客观表示摄像管的分辨率，用调制深度来表示。客观表示摄像管的分辨率，用调制深度来表示。客观表示摄像管的分辨率，用调制

21、深度来表示。客观表示摄像管的分辨率，用调制深度来表示。n n在摄像管的光敏面上投射在摄像管的光敏面上投射在摄像管的光敏面上投射在摄像管的光敏面上投射4040条和条和条和条和400400条两组黑白条纹。条两组黑白条纹。条两组黑白条纹。条两组黑白条纹。n n沿箭头方向扫描，在示波器上就得到如图沿箭头方向扫描，在示波器上就得到如图沿箭头方向扫描，在示波器上就得到如图沿箭头方向扫描，在示波器上就得到如图b b所示的电信号。所示的电信号。所示的电信号。所示的电信号。CCD电荷存储电荷存储电荷转移电荷转移电荷注入电荷注入电荷输出电荷输出CCD的结构与工作原理的结构与工作原理小小 结：结：5.4MOS图像传

22、感器图像传感器SSPA一、一、SSPA的结构与工作原理的结构与工作原理1 1、SSPASSPA的结构的结构的结构的结构2.2.电荷存贮工作方式电荷存贮工作方式电荷存贮工作方式电荷存贮工作方式光电二极管电荷存贮工作方式的原理如图所示。光电二极管电荷存贮工作方式的原理如图所示。光电二极管电荷存贮工作方式的原理如图所示。光电二极管电荷存贮工作方式的原理如图所示。n n1.1.连续工作方式连续工作方式连续工作方式连续工作方式n n电荷存贮的连续工作方式电荷存贮的连续工作方式电荷存贮的连续工作方式电荷存贮的连续工作方式n n当一束光照到光电二极管的光敏面上时，假设光当一束光照到光电二极管的光敏面上时，假

23、设光当一束光照到光电二极管的光敏面上时，假设光当一束光照到光电二极管的光敏面上时，假设光电二极管的量子效率为电二极管的量子效率为电二极管的量子效率为电二极管的量子效率为 ，那么光电流为，那么光电流为，那么光电流为，那么光电流为在自扫描光电二极管阵列中，由于象元数比较多，光电二极在自扫描光电二极管阵列中，由于象元数比较多，光电二极管的面积很小，在一般的入射光照下，它的光电流是很微弱管的面积很小，在一般的入射光照下，它的光电流是很微弱的。要读取信号，要求光电流放大器的放大倍数非常高。的。要读取信号，要求光电流放大器的放大倍数非常高。n n光电二极管光电信号的取出是藉由下面几步实现的：光电二极管光电

24、信号的取出是藉由下面几步实现的：光电二极管光电信号的取出是藉由下面几步实现的：光电二极管光电信号的取出是藉由下面几步实现的：n n(1)(1)准备准备准备准备n n首先闭合开关，如图首先闭合开关，如图首先闭合开关，如图首先闭合开关，如图a a。n n此时结电容此时结电容此时结电容此时结电容CdCd上的电荷上的电荷上的电荷上的电荷n n(2)(2)曝光过程曝光过程曝光过程曝光过程n n打开开关，如图打开开关，如图打开开关，如图打开开关，如图b bn n那么在曝光过程上所释放的电荷是那么在曝光过程上所释放的电荷是那么在曝光过程上所释放的电荷是那么在曝光过程上所释放的电荷是n n如果在曝光过程中，辐

25、射照度和光电流都是时如果在曝光过程中，辐射照度和光电流都是时如果在曝光过程中，辐射照度和光电流都是时如果在曝光过程中，辐射照度和光电流都是时间的变化函数，那么上所释放的电荷间的变化函数，那么上所释放的电荷间的变化函数，那么上所释放的电荷间的变化函数，那么上所释放的电荷n n式中为式中为式中为式中为IpIp平均光电流。同时，接面电容平均光电流。同时，接面电容平均光电流。同时，接面电容平均光电流。同时，接面电容CdCd上上上上的电压因放电而下降到的电压因放电而下降到的电压因放电而下降到的电压因放电而下降到VcdVcd，它的值为，它的值为，它的值为，它的值为n n(3)(3)再充电过程再充电过程再充

26、电过程再充电过程n n输出的峰值电压输出的峰值电压输出的峰值电压输出的峰值电压n n则则则则二、二、SSPA线列阵线列阵1.1.原理结构原理结构原理结构原理结构n n它主要由以下三部分组成：它主要由以下三部分组成：它主要由以下三部分组成：它主要由以下三部分组成：n n(1)N(1)N位完全相同的光电二极管数组位完全相同的光电二极管数组位完全相同的光电二极管数组位完全相同的光电二极管数组n n(2)N(2)N个多路开关个多路开关个多路开关个多路开关n n(3)N(3)N位数字移位缓存器位数字移位缓存器位数字移位缓存器位数字移位缓存器2、SSPA矩阵矩阵n nSSPASSPA矩阵可以对某一平面（二

27、维）上的光强分矩阵可以对某一平面（二维）上的光强分矩阵可以对某一平面（二维）上的光强分矩阵可以对某一平面（二维）上的光强分布进行光电转换。布进行光电转换。布进行光电转换。布进行光电转换。3、SSPA器件的信号读出及放大电路n n1.1.电流放大输出电流放大输出n n若充电电流为若充电电流为I0I0，那么通过电流放大器后的输出电压，那么通过电流放大器后的输出电压2.2.电荷积分输出电荷积分输出电荷积分输出电荷积分输出n n电荷积分输出方式就是在输出视频在线对每一光电二电荷积分输出方式就是在输出视频在线对每一光电二电荷积分输出方式就是在输出视频在线对每一光电二电荷积分输出方式就是在输出视频在线对每

28、一光电二极管的输出电流脉冲进行积分，然后输出一串方波极管的输出电流脉冲进行积分，然后输出一串方波极管的输出电流脉冲进行积分，然后输出一串方波极管的输出电流脉冲进行积分，然后输出一串方波的电压信号。的电压信号。的电压信号。的电压信号。n n因此放大器的输出电压信号因此放大器的输出电压信号因此放大器的输出电压信号因此放大器的输出电压信号四、SSPA的主要特性参数n n1.1.光电特性光电特性n n在电荷存贮工作方式下的在电荷存贮工作方式下的SSPASSPA组件，其光照引起的组件，其光照引起的二极管输出电荷二极管输出电荷QQ正比于曝光量。正比于曝光量。n n2.2.暗信号暗信号n n系列线阵系列线阵

29、SSPASSPA的暗电流温度特性。的暗电流温度特性。3.动态范围n nSSPASSPA器件器件的动态范围为输出饱和信号与暗场噪声信的动态范围为输出饱和信号与暗场噪声信号之比值。号之比值。n n其动态范围其动态范围n nSSPDSSPD图像传感器与上一节介绍的图像传感器与上一节介绍的CCDCCD图像传感器图像传感器的性能比较。的性能比较。线阵线阵CCDCCD在扫描仪中的应用在扫描仪中的应用 CCD图像传感器的应用图像传感器的应用线阵线阵CCD在图像扫描中的应用在图像扫描中的应用 线阵CCD摄像机可用于彩色印刷中的套色工艺监控 风云一号卫星可以对风云一号卫星可以对 地球上空的云层分布地球上空的云层

30、分布 进行逐行扫描进行逐行扫描线阵线阵CCD用于字符识别用于字符识别CCD数码照相机数码照相机 n n数码相机简称DC，它采用CCD作为光电转换器件，将被摄物体的图像以数字形式记录在存储器中。n n数码相机从外观看，也有光学镜头、取景器、对焦系统、光圈、内置电子闪光灯等，但比传统相机多了液晶显示器（LCD），内部更有本质的区别，其快门结构也大不相同。CCDCCD用于图像记录用于图像记录用于图像记录用于图像记录数码相机的外形数码相机的外形三基色分离原理三基色分离原理 CCD数码照相机的结构数码相机的结构数码相机的结构解剖解剖（索尼（索尼F828）CCDCCD数码显微镜数码显微镜拍摄的金属表面显微

31、照片拍摄的金属表面显微照片CCD数码摄像机数码摄像机 5.5 CMOS图像传感器图像传感器 （互补金属氧化物半导体（互补金属氧化物半导体Complementary Metal Oxide Semiconductor）CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）图图像像传传感感器器出出现现于于1969年年,它它是是一一种种用用传传统统的的芯芯片片工工艺艺方方法法将将光光光光敏敏敏敏元元元元件件件件、放放放放大大大大器器器器、A/DA/D转转转转换换换换器器器器、存存存存储储储储器器器器、数数数数字字字字信信信信号号号号处处处处理理理理器器器器和和和和

32、计计计计算算算算机机机机接接接接口口口口电电电电路路路路等等集集集集成成成成在在在在一一一一块块块块硅硅硅硅片片片片上上上上的的图图像像传传感感器器件件，这这种种器器件件的的结结构构简简单单、处处理功能多、成品率高和价格低廉，有着广泛的应用前景。理功能多、成品率高和价格低廉，有着广泛的应用前景。CMOS图像传感器虽然比图像传感器虽然比CCD出现还早一年，但在相当长的出现还早一年，但在相当长的时间内，由于它存在成像质量差、像敏单元尺寸小、填充率（有时间内，由于它存在成像质量差、像敏单元尺寸小、填充率（有效像元与总面积之比）低（效像元与总面积之比）低（10%20%），响应速度慢等缺点，因），响应速

33、度慢等缺点，因此只能用于图像质量要求较低、尺寸较小的数码相机中，如机器此只能用于图像质量要求较低、尺寸较小的数码相机中，如机器人视觉应用的场合。人视觉应用的场合。一、概 况 目前，随着集成电路工艺水平的发展，目前，随着集成电路工艺水平的发展，目前，随着集成电路工艺水平的发展，目前，随着集成电路工艺水平的发展，CMOSCMOS图像图像图像图像传感器的各项指标也得到了很大的提高，传感器的各项指标也得到了很大的提高，传感器的各项指标也得到了很大的提高，传感器的各项指标也得到了很大的提高，19891989年以后，年以后，年以后，年以后，出现了出现了出现了出现了“主动像元主动像元主动像元主动像元”（有源

34、）结构。它不仅有光敏元件（有源）结构。它不仅有光敏元件（有源）结构。它不仅有光敏元件（有源）结构。它不仅有光敏元件和像元寻址开关，而且还有信号放大和处理等电路，提和像元寻址开关，而且还有信号放大和处理等电路，提和像元寻址开关，而且还有信号放大和处理等电路，提和像元寻址开关，而且还有信号放大和处理等电路，提高了光电灵敏度，减小了噪声，扩大了动态范围，使它高了光电灵敏度，减小了噪声，扩大了动态范围，使它高了光电灵敏度，减小了噪声，扩大了动态范围，使它高了光电灵敏度，减小了噪声，扩大了动态范围，使它的一些性能参数与的一些性能参数与的一些性能参数与的一些性能参数与CCDCCD图像传感器相接近，而在功能

35、、图像传感器相接近，而在功能、图像传感器相接近，而在功能、图像传感器相接近，而在功能、功耗、尺寸和价格等方面要优于功耗、尺寸和价格等方面要优于功耗、尺寸和价格等方面要优于功耗、尺寸和价格等方面要优于CCDCCD图像传感器，所以图像传感器，所以图像传感器，所以图像传感器，所以应用越来越广泛。应用越来越广泛。应用越来越广泛。应用越来越广泛。数码相机、摄像机、可拍照手机、可视门铃、数码相机、摄像机、可拍照手机、可视门铃、数码相机、摄像机、可拍照手机、可视门铃、数码相机、摄像机、可拍照手机、可视门铃、PCPC机的机的机的机的微型摄像头、指纹鉴定等微型摄像头、指纹鉴定等微型摄像头、指纹鉴定等微型摄像头、

36、指纹鉴定等 医学诊断：药丸式摄像机（医学诊断：药丸式摄像机（医学诊断：药丸式摄像机（医学诊断：药丸式摄像机（camera-in-a-pillcamera-in-a-pill）CMOS视频摄像头 带红外带红外LED照明的照明的CMOS视频摄像头视频摄像头 CMOSCMOS图像传感器的发展历史图像传感器的发展历史图像传感器的发展历史图像传感器的发展历史19691969：NASANASA喷气推进实验室喷气推进实验室喷气推进实验室喷气推进实验室JPLJPL，制造成功第一片，制造成功第一片，制造成功第一片，制造成功第一片CMOSCMOS图像传感器；图像传感器；图像传感器；图像传感器；19891989：英

37、国爱丁堡大学制成第一块单片：英国爱丁堡大学制成第一块单片：英国爱丁堡大学制成第一块单片：英国爱丁堡大学制成第一块单片CMOSCMOS图像传感器；图像传感器；图像传感器；图像传感器；19951995：JPLJPL制成制成制成制成128128 CMOS-APS128128 CMOS-APS（Active Pixel Active Pixel SensorSensor）；19971997：东芝公司量产：东芝公司量产：东芝公司量产：东芝公司量产CMOS-APSCMOS-APS，像元，像元，像元，像元5.6um 5.6um5.6um 5.6um；并含彩色滤色膜和微透镜阵列并含彩色滤色膜和微透镜阵列并含彩

38、色滤色膜和微透镜阵列并含彩色滤色膜和微透镜阵列20002000：斯坦福大学与东芝公司：斯坦福大学与东芝公司：斯坦福大学与东芝公司：斯坦福大学与东芝公司CMOS-APSCMOS-APS（像元（像元（像元（像元0.35um0.35um），目前主流产品。），目前主流产品。），目前主流产品。），目前主流产品。一、一、CMOS图像传感器的基本结构及工作原理图像传感器的基本结构及工作原理1.CMOS图像传感器的工作原理框图图像传感器的工作原理框图像敏单元（光电二极管）像敏单元（光电二极管）按按X、Y方向排列成阵列，方向排列成阵列，阵列中每一列像敏单元阵列中每一列像敏单元都有它在都有它在X、Y方向的地方向的

39、地址，并分别由两个方向址，并分别由两个方向的地址译码器进行选择。的地址译码器进行选择。输出信号送输出信号送A/D转换器进转换器进行模数转换变成数字信行模数转换变成数字信号输出。号输出。2.2.图像信号的输出过程图像信号的输出过程在在Y方向地址译码器方向地址译码器（可以采用移位寄存器）（可以采用移位寄存器）的控制下，依次序接通的控制下，依次序接通每行像敏单元上的模拟每行像敏单元上的模拟开关（图中标志的开关（图中标志的Si,j），信号将通过行），信号将通过行开关传送到列线上，再开关传送到列线上，再通过通过X方向地址译码器方向地址译码器（可以采用移位寄存器）（可以采用移位寄存器）的控制，输送到放大器

40、。的控制，输送到放大器。三、CMOS图像传感器的像敏单元结构 两种类型：被动像敏单元结构和主动像敏单元结构。两种类型：被动像敏单元结构和主动像敏单元结构。1.1.被动式像敏单元结构被动式像敏单元结构 (PPSPassive Pixel Sensor)(PPSPassive Pixel Sensor)只包含光电二极管和地址选通开关只包含光电二极管和地址选通开关CMOS像敏单元结构像敏单元结构图像信号的读出时序图像信号的读出时序被动像元结构的缺点：固定图像噪声大、图像信号的信噪比低。被动像元结构的缺点：固定图像噪声大、图像信号的信噪比低。2.2.主动式像敏单元结构主动式像敏单元结构主动式像敏单元结

41、构主动式像敏单元结构 (APS Active Pixel(APS Active Pixel Sensor)Sensor)主动式像敏单元结构的基本电路主动式像敏单元时序图场效应管场效应管V1构成光电二极管的负载，它的栅极接在构成光电二极管的负载，它的栅极接在复位信号线上，当复位脉冲出现时，复位信号线上，当复位脉冲出现时，V1导通，光电导通，光电二极管被瞬时复位；而当复位脉冲消失后，二极管被瞬时复位；而当复位脉冲消失后，V1截止，截止，光电二极管开始积分光信号。光电二极管开始积分光信号。V2为源极跟随器，它为源极跟随器，它将光电二极管的高阻抗输出信号进行电流放大。将光电二极管的高阻抗输出信号进行电

42、流放大。V3用做选址模拟开关，当选通脉冲到来时，用做选址模拟开关，当选通脉冲到来时，T3导通，导通，使被放大的光电信号输送到列总线上。使被放大的光电信号输送到列总线上。优点：优点：主动像元的信号是先放大、再通过场效应管模拟开关传输，主动像元的信号是先放大、再通过场效应管模拟开关传输，其固定图像噪声降低，图像信号的信噪比显著提高其固定图像噪声降低，图像信号的信噪比显著提高 复位晶体管复位晶体管源极跟随器晶体管源极跟随器晶体管行选择晶体管行选择晶体管四、四、CMOS图像传感器的性能参数图像传感器的性能参数 CMOS图像传感器的特性参数与图像传感器的特性参数与CCD的特性参数基本趋于一致；的特性参数

43、基本趋于一致；近年来，近年来，CMOS成像器件取得重大进展，已接近于成像器件取得重大进展，已接近于CCD。1光谱性能与量子效率 CMOS成像器件的光谱性成像器件的光谱性能和量子效率取决于它的像敏能和量子效率取决于它的像敏单元（光电二极管）。图所示单元（光电二极管）。图所示为为CMOS图像传感器的光谱响图像传感器的光谱响应特性曲线。光谱范围为应特性曲线。光谱范围为3501 100nm，峰值响应波长在峰值响应波长在700nm附近，峰值波长响应度附近，峰值波长响应度已达到已达到0.4A/W。2填充因子填充因子 填填充充因因子子是是光光敏敏面面积积对对全全部部像像敏敏面面积积之之比比，它它对对器器件件

44、的的灵灵敏敏度度、噪声、时间响应、模传递函数噪声、时间响应、模传递函数MTF等的影响很大。等的影响很大。因为因为CMOS图像传感器包含有驱动、放大和处理电路，它将图像传感器包含有驱动、放大和处理电路，它将占据一定的表面面积，因而降低了器件的填充因子。被动像元结占据一定的表面面积，因而降低了器件的填充因子。被动像元结构的器件具有的附加电路少，填充因子会大些。构的器件具有的附加电路少，填充因子会大些。提高填充因子的提高填充因子的方法有微透镜法和特殊象元结构法。方法有微透镜法和特殊象元结构法。3 输出特性与动态范围输出特性与动态范围 CMOS器件有器件有4种输出模种输出模式：线性模式、双斜率模式：线

45、性模式、双斜率模式、对数特性模式和式、对数特性模式和校校正模式。它们的动态范围正模式。它们的动态范围相差很大，特性也有较大相差很大，特性也有较大的区别。图示为的区别。图示为4种输出种输出模式的曲线。模式的曲线。（1）线性输出模式）线性输出模式 线性输出模式的输出与光强成正比，适用于要求进行线性输出模式的输出与光强成正比，适用于要求进行连续测量连续测量的场合。它的动态范围最小，而且在线性范围的最高端信噪比最大。的场合。它的动态范围最小，而且在线性范围的最高端信噪比最大。在小信号时，因噪声的影响增大，信噪比很低。在小信号时，因噪声的影响增大，信噪比很低。（2）双斜率输出模式）双斜率输出模式 双斜率

46、输出模式是一种双斜率输出模式是一种扩大动态范围扩大动态范围的方法。它采用两种曝光的方法。它采用两种曝光时间，当信号很弱时采用长时间曝光，输出信号曲线的斜率很大；时间，当信号很弱时采用长时间曝光，输出信号曲线的斜率很大；而当信号很强后，用短时间曝光，曲线斜率便会降低，从而扩大动而当信号很强后，用短时间曝光，曲线斜率便会降低，从而扩大动态范围。为了改善输出的平滑性，采用多种曝光时间模式，使输出态范围。为了改善输出的平滑性，采用多种曝光时间模式，使输出曲线是由多段直线拟合而成，会平滑得多。曲线是由多段直线拟合而成，会平滑得多。（3）对数输出模式）对数输出模式 对数输出模式的对数输出模式的动态范围更大

47、动态范围更大，可达几个数量级，无需对相机，可达几个数量级，无需对相机的曝光时间进行控制，也无需对镜头的光圈进行调节。此外，在的曝光时间进行控制，也无需对镜头的光圈进行调节。此外，在CMOS器件中，很容易设计出具有对数响应的电路。另外，因为人器件中，很容易设计出具有对数响应的电路。另外，因为人眼对光的响应也接近对数关系，故该模式具有良好的使用性能。眼对光的响应也接近对数关系，故该模式具有良好的使用性能。（4）校正模式校正模式 校正模式的输出规律如下：校正模式的输出规律如下：式中，式中，U为信号输出电压，为信号输出电压，E是输入光强，是输入光强，k为常数，而为常数，而为校为校正因子。正因子。为小于

48、为小于1的系数，显然，它也使输出信号的增长速度的系数，显然，它也使输出信号的增长速度逐渐减缓。逐渐减缓。4噪声噪声 CMOS图像传感器的噪声来源于光电二极管、放大器用的场效图像传感器的噪声来源于光电二极管、放大器用的场效应管以及行、列选择等开关场效应管。这些噪声既有相似之处也有应管以及行、列选择等开关场效应管。这些噪声既有相似之处也有很大差别。很大差别。5.空间传递函数空间传递函数 利利用用像像素素尺尺寸寸b和和像像素素间间隔隔S等等参参数数，很很容容易易推推导导出出CMOS成成像像器器件件的的理理论论空空间间传递函数，即传递函数，即式中，式中，f是空间频率。是空间频率。T（f）=0的空间频率

49、称为奈奎斯特（的空间频率称为奈奎斯特（Nyquis）频率频率fN。从上式中可求得从上式中可求得 像素面积更大则通常意味着更好的像素质量像素面积更大则通常意味着更好的像素质量 五、五、CMOS与与CCD图像传感器性能比较图像传感器性能比较隔行传输式隔行传输式CCD（interline transfer CCD）（1）首先对感光二极管曝光，产生电子）首先对感光二极管曝光，产生电子（3）再逐次逐行的读出）再逐次逐行的读出（2）然后将产生的电子转移到移位寄存器中）然后将产生的电子转移到移位寄存器中（4）然后由电压电荷转换器将电荷转换成电压信号，）然后由电压电荷转换器将电荷转换成电压信号，再经过放大器放

50、大，模数转换，才成为数字信息。再经过放大器放大，模数转换，才成为数字信息。典型的典型的CMOS工作过程工作过程（1）曝光产生电子）曝光产生电子（2）电子转换成电压并被放大）电子转换成电压并被放大（3）电压信号被逐行的读出，并经）电压信号被逐行的读出，并经过模数转换，成为数字信号过模数转换，成为数字信号（4）最终得到全部图像信息）最终得到全部图像信息CCD和和CMOS图像传感器比较图像传感器比较n n原理差异原理差异:CMOS的信号是以点为单位的电荷的信号是以点为单位的电荷信号，而信号，而CCD是以行为单位的电荷信号，前者是以行为单位的电荷信号，前者更为敏感，速度也更快，更为省电。更为敏感，速度

51、也更快，更为省电。n n 灵敏度差异：灵敏度差异：由于由于CMOS传感器的每个象素由传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与含放大器与A/D转换电路转换电路)，使得每个象素的感光区域远小，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于传感器的灵敏度要低于CCD传传感器。感器。n n成本差异：成本差异：CMOS传感器采用一般半导体电传感器采用一般半导体电路最常用的路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边工艺，可以轻易地将周边电路电路(如如AGC

52、、CDS、Timing generator、或、或DSP等等)集成到传感器芯片中，因此可以节省集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制传送，因此控制CCD传感器的成品率比传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破也很难在产品问世的半年内突破 50%的水平，的水平，因此，因此，CCD传感器的成本

53、会高于传感器的成本会高于CMOS传感传感器。器。n n分辨率差异：分辨率差异：如上所述，如上所述，CMOS传感器的每传感器的每个象素都比个象素都比CCD传感器复杂，其象素尺寸很传感器复杂，其象素尺寸很难达到难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的较相同尺寸的CCD与与CMOS传感器时，传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的传感器的水平。例如，水平。例如，210万象素万象素OmniVision的的 OV2610 CMOS传感器，其尺寸为传感器，其尺寸为1/2英寸，英寸，象素尺寸为象素尺寸为4.25m，但，但Sony

54、在在2002年年12月推月推出的出的ICX452，其尺寸与，其尺寸与 OV2610相差不多相差不多(1/1.8英寸英寸)，但分辨率却能高达，但分辨率却能高达513万象素，万象素，象素尺寸也只有象素尺寸也只有2.78mm的水平。的水平。n n噪声差异：噪声差异：由于由于CMOS传感器的每个感光二极传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传传感器相比，感器相比，CMOS传感器的噪声就

55、会增加很多，传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。影响图像品质。n n功耗差异：功耗差异：CMOS传感器的图像采集方式为主传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到电压通常需要达到1218V；因此，；因此，CCD传感器传感器除了在除了在电源电源管理电路设计上的难度更高之外管理电路设计上的难度更高之外(需需外加外加 power IC)，高驱动电压更使其功耗远高，

56、高驱动电压更使其功耗远高于于CMOS传感器的水平。传感器的水平。n n成像方面：成像方面：由于自身物理特性的原因，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像质量和的成像质量和CCD还是有一定距离的。在相同还是有一定距离的。在相同像素下像素下,CCD的成像通透性、明锐度都很好，色的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，但由于低廉的价格以偏弱，曝光也都不太好，但由于低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到及高度的整合性，因此

57、在摄像头领域还是得到了广泛的应用。了广泛的应用。CMOS与与CCD图像传感器性能比较图像传感器性能比较性能指性能指标 CMOSCMOS图像像传感器感器CCD图像传感器暗电流（暗电流（PA/MPA/M2 2）电子电子-电压转换率电压转换率动态范围动态范围响应均匀性响应均匀性读出速度读出速度(Mpixels/sMpixels/s)偏置、功耗偏置、功耗工艺难度工艺难度信号输出方式信号输出方式集成度集成度应用范围应用范围性价比性价比成像质量成像质量1010100100大大略小略小较差差1000 1000 小小小小x xy y寻址，可址，可随随机采机采样高高低端、民用低端、民用高高一般一般1010略小略

58、小大大好好7070大大大大顺序逐序逐个个像元像元输出出低低高端、高端、军用、科用、科学研学研究究略低略低好好应用差别：应用差别：CCDCCD低噪声、高分辨率、高灵敏度等高画质性能低噪声、高分辨率、高灵敏度等高画质性能占据图占据图像传感器高端市场。像传感器高端市场。CMOS CMOS 高集成度、高速、小体积、低价格等特点高集成度、高速、小体积、低价格等特点占据低占据低端市场大的份额。端市场大的份额。CMOSCMOS图像传感器与图像传感器与CCDCCD的特性比较的特性比较最大差异：最大差异：单元结构：单元结构：CMOSCMOS图像传感器带放大器。图像传感器带放大器。随机访问能力：随机访问能力：CM

59、OSCMOS图像传感器是信号寻址读出而图像传感器是信号寻址读出而CCDCCD是是信号顺序读出。信号顺序读出。有人说：有人说：“用用CCDCCD会成本高些，会成本高些，CCDCCD用于高端产品，用于高端产品，CMOSCMOS用于低端用于低端产品，产品，CCDCCD影像品质是优于影像品质是优于CMOSCMOS的的”。这样说对吗。这样说对吗?CCD技术相对旧一些，技术相对旧一些，CMOS的技术新一些。的技术新一些。CCD低低ISO时，时，画质表现好于画质表现好于CMOS；CMOS在高在高ISO控噪要比控噪要比CCD优秀。优秀。CCD连拍速度差，连拍速度差，CMOS连拍速度好。连拍速度好。综上所述，综

60、上所述，CCDCCD适合传统摄影师，因为他们讲究布光构图，宁上适合传统摄影师，因为他们讲究布光构图，宁上脚架也不提脚架也不提isoiso；CMOSCMOS适合近年摄影门槛下降的大环境下，追求性能的入门用户，适合近年摄影门槛下降的大环境下，追求性能的入门用户，他们用性能弥补技术，避重就轻。他们用性能弥补技术，避重就轻。另外一种说法也说得通：另外一种说法也说得通：CCDCCD适合拍风景，适合拍风景，CMOSCMOS适合拍体育；适合拍体育；CCDCCD适合打莲花，适合打莲花，CMOSCMOS适合打鸟。适合打鸟。这也是出于它们的特性来区这也是出于它们的特性来区别的。别的。两种传感器，没有说绝对的谁好谁

61、不好。两种传感器，没有说绝对的谁好谁不好。5.6 变象管和像增强器变象管和像增强器光电成象器件是指能输出图像信息的一类器件光电成象器件是指能输出图像信息的一类器件真空成像器件真空成像器件(根据管内有无扫描机构根据管内有无扫描机构)固体成像器件固体成像器件把不可见光把不可见光(红外或紫红外或紫外外)图像或微弱光图像图像或微弱光图像通过电子光学透镜直通过电子光学透镜直接转换成可见光图象接转换成可见光图象,如变象管、象增强管、如变象管、象增强管、X X射线象增强器等射线象增强器等象管象管摄像管摄像管把可见光或不可见光把可见光或不可见光（红外、紫外或（红外、紫外或X X射线射线等）图象通过电子束等）图

62、象通过电子束扫描后转换成相应的扫描后转换成相应的电信号，通过显示器电信号，通过显示器件再成像的光电成象件再成像的光电成象器件器件只要通过某些只要通过某些特殊结构或电特殊结构或电路（即自扫描路（即自扫描形式）读出电形式）读出电信号，然后通信号，然后通过显示器件在过显示器件在成像成像夜视仪夜视仪输出图像信号：输出图像信号：直视型光电成像器件直视型光电成像器件光电成像器件是一类能够输出图像信息（图像或视光电成像器件是一类能够输出图像信息（图像或视频信号）的功能器件，也称光电图像传感器频信号）的功能器件，也称光电图像传感器 。光光电电成成像像器器件件摄像型：摄像型：直视型：直视型：像像 管管变像管变像

63、管像增强管像增强管电真空摄像管电真空摄像管固体摄像器件固体摄像器件摄像管摄像管5.6 变像管和像增强器变像管和像增强器n n变象管是一种能把各种不可见光（红外，紫变象管是一种能把各种不可见光（红外，紫外和外和X X射线）辐射图像变换成可见光图象的射线）辐射图像变换成可见光图象的真空光电成象器件。真空光电成象器件。n n象增强器能把微弱的辐射图像增强到可使人象增强器能把微弱的辐射图像增强到可使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为微光管。为微光管。n n变象管和象增强器通称为象管，都具有光谱变象管和象增强器通称为象管，都具有光谱变换和图像增强的功能。变换

64、和图像增强的功能。三个基本部分：三个基本部分：光电变换部分光电变换部分电子光学部分电子光学部分 电光变换部分电光变换部分一、像管结构和工作原理一、像管结构和工作原理 为了使微弱的不可见辐射图像通过像管变成可见图像，像管为了使微弱的不可见辐射图像通过像管变成可见图像，像管本身应能起到变换光谱、增强亮度和成像的作用本身应能起到变换光谱、增强亮度和成像的作用变像管变像管 不可见光图像不可见光图像 可见光图像可见光图像红外夜视仪 n n1982198219821982年年年年4 4 4 4月月月月6 6 6 6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维月，英国和阿根廷之间爆发马尔维月，英国和阿根廷之间爆发马尔维月

65、，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。纳斯群岛战争。纳斯群岛战争。纳斯群岛战争。4 4 4 4月月月月13131313日半夜，英军攻击承军据守日半夜，英军攻击承军据守日半夜，英军攻击承军据守日半夜，英军攻击承军据守的最大据点斯坦利港。的最大据点斯坦利港。的最大据点斯坦利港。的最大据点斯坦利港。3000300030003000名英军布设的雷区，名英军布设的雷区，名英军布设的雷区，名英军布设的雷区，突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火 炮炮炮炮都配备了红外夜视仪，能够在黑

66、夜中清楚地发现都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现都配备了红外夜视仪，能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下，只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下，只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下，只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿军完全处于英军的火力控制下。军完全处于英军的火力控制下。军完全处于英军的火力控制下。军完全处于英军的火力控制下。6 6 6 6月月月月14141414日晚日晚日晚日晚9 9 9 9