ccdcmos原理介紹講義(編輯修改稿)
2025-05-26 04:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 接受光線的照射產(chǎn)生電荷 / 圖右：階段二，外加電壓將 CCD 所 『 產(chǎn)生 』 的電荷移往緩沖區(qū) 圖左：階段三，電荷轉(zhuǎn)換成電壓，電壓經(jīng) ADC 判讀數(shù)字訊號 / 圖右：階段四，依順序?qū)⒂嵦栆仆彌_區(qū)組合 CCD電子產(chǎn)生過程 ? 當光線照射 CCD產(chǎn)生電子和電洞（如 2.），并在上層的導電閘施以正電 +V后，電子會集中在 SiO2和 Si之間。施電壓后儲存電子會進行排列，（如 3.） CCD的工作原理 CCD的結構就象一排排輸送帶上并排放滿了小桶，光線就象雨滴撒入各個小桶，每個小桶就是一個像素。按下快門拍照的過程，就是按一定的順序測量一下某一短暫的時間間隔中，小桶中落進了多少“光滴”，并記在文件中。一般的 CCD每原色的光度用 8位來記錄，即其小桶上的刻度有 8格，也有的是 10位甚至 12位， 10位或 12位的 CCD在記錄色彩時可以更精確，尤其是在光線比較暗時。早期的 CCD是隔行掃描的，同一時刻，每兩行小桶，只有一行被測量，這樣可以提高快門速度，但圖像精度大為降低。 隨著技術的進步，人們已能讓 CCD記錄在幾十分之一秒，甚至幾千分之一秒的時間里，落進各個“小桶”的“光滴”的量，所以，新的 CCD一般都是逐行掃描的。 CCD的 ADC 轉(zhuǎn)換電壓至數(shù)字訊號示意圖 ADC 轉(zhuǎn)換電壓至數(shù)字訊號示意圖 ： 此 ADC 為 8位處理器可以將電壓訊號分成 256（ 0～ 255） 個位階判讀 ADC 位數(shù)的多寡將決定畫質(zhì)的精細程度，目前 SONY 量產(chǎn) 14位之 ADC，多數(shù)的數(shù)字相機都可達到 12位以上 CCD類型 因應不同種類的工作需求，業(yè)界發(fā)展出四種不同類型的 CCD ： Linear 線性、 Interline掃瞄、 全景 FullFrame FrameTransfer 全傳 Linear 純線性 線型 CCD是以一維感光點構成，透過步進馬達掃瞄圖像，由于照片是一行行組成，所以速度較使用 2維CCD的數(shù)字相機來得慢。這型 CCD 大多用于平臺式掃描儀之上。 Interline Transfer 掃瞄型 ?CCD 的曝光步驟就如同前面所介紹的相同， IL 型 CCD 的優(yōu)點在于曝光后即可將電荷儲存于緩存器中，組件可以繼續(xù)拍攝下一張照片，因此速度較快，目前的反應速度以已經(jīng)可達每秒 15張以上。相對性的缺點則是暫存區(qū)占據(jù)了部份感光面積，因此動態(tài)范圍（ Dynamic Range 系統(tǒng)最亮與最暗之間差距所能表現(xiàn)的程度）較小。不過，由于速度快、成本低，市面上超過 8 成以上的數(shù)字相機都采用 IL 型 CCD 為感光組件 全景 FullFrame 全像 CCD 則是一種架構更簡單的感光設計。有鑒于 IL 的缺點， FF改良可以利用整個感光區(qū)域（沒有暫存區(qū)的設計），有效增大感光范圍，同時也適用長時間曝光。其曝光過程和 Interline 相同，不過感光和電荷輸出過程是分開。因此，使用 FF CCD的數(shù)字相機在傳送電荷信息時必須完全關閉快門，以隔離鏡頭入射的光線，防止干擾。這也意味著 FF 必須使用機械快門（無法使用 IL 的電子 CLOCK 快門 )，同時也限制了 FF CCD的連續(xù)拍攝能力。 FullFrame CCD 大多
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