固态图像传感器是利用光敏元件的光电转换功能将投射到光敏单元上的光学图像转换成电信号“图像”，即将光强的空间分布转换为与光强成比例的电荷包空间分布，然后利用移位寄存器功能将这些电荷包在时钟脉冲控制实现读取与输出，形成一系列幅值不等的时钟脉冲序列，完成光图像的电转换。

1.1 固态图像传感器的特点

固态图像传感器是在同一半导体衬底上布设光敏元件阵列和电荷转移器件而构成的集成化、功能化的光电器件，其核心是电荷转移器件（Charge Transfer Device，CTD），包括电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）、电荷注入器件（Charge Injected Device，CID）、金属氧化物半导体器件等，最常用的是CCD。自1970年问世以后，CCD图像传感器以它的低噪声、易集成等特点，已广泛应用于微光电视摄像、信息存储和信息处理等众多领域。

图1给出了光导摄像管与固态图像传感器的基本结构，其中（a）为光导摄像管，（b）为固态图像传感器。

与光导摄像管相比，固态图像传感器再生图像失真度极小，因此，非常适合测试技术及图像识别技术。此外，固态图像传感器还具有体积小、重量轻、坚固耐用、抗冲击、抗振动、抗电磁干扰能力强以及耗电少等许多优点。又因为固态图像传感器所用的敏感元件易于批量生产，所以固态图像传感器的成本较低。

固态图像传感器也有不足之处，例如分辨率和图像质量都不如光导摄像管。此外，固态图像传感器的光谱响应通常只能限定在0.4～1.2μm（可见光与近红外光）范围内，应用有一定的局限性。

1.2 固态图像传感器分类

固态图像传感器一般都包括光敏单元和电荷寄存器两个主要部分。根据光敏元件排列形式不同，固态图像传感器可分为线形和面型两种。根据所用的敏感器件不同，又可分为CCD、MOS线型传感器以及CCD、CID、MOS阵列式面型传感器等。

1.2.1线型图像传感器

线型固态传感器有4种类型，分别为：

l MOS式，以光电二极管构成，如图2（a）所示；

l 光积蓄式，采用CCD元件构成，如图2（b）所示；

l 分离式，即光敏单元与电荷寄存器分离，采用CCD元件构成，如图2（c）所示；

l 光敏单元两侧放置电荷寄存器的双读出式，采用CCD元件，如图2（d）所示。

其中，双读出式器件是线型固态图像传感器的主要形式。

1.2.2面型图像传感器

固态面型图像传感器主要有4种类型：

l X-Y选址式，由MOS或CID器件构成，如图3（a）所示；

l 行选址式，由CCD器件构成，如图3（b）所示；

l 帧场传输式，由CCD器件构成，如图3（c）所示；

l 行间传输式，由CCD器件构成，如图3（d）所示。

上述面型图像传感器中，基于MOS元件的X-Y选址式传感器最早出现。因图像质量不佳，MOS型传感器正在被CID型X-Y选址式图像传感器取代。帧场传输式和行间传输式是比较实用的面型图像传感器。

目前，面型CCD图像传感器使用得越来越多，产品的单元数也越来越多。无论面型或是线型，CCD图像传感器都是当今图像探测技术的主流。