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2024-10-25 02:21本頁(yè)面
【正文】 一片感應(yīng)紅藍(lán)光），自然光通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)將三色光分別投影在CCD上，一次嚗光得到完整影像。這種方式得到的影像質(zhì)量和單芯片三次嚗光一樣，分光棱鏡的制作技術(shù)難度也很大。：CCD上組合排列感應(yīng)三種色光的像素，一次嚗光后得到影像，由于人眼對(duì)綠色最為敏感，通常CCD上的感綠色像素最多。這種方式的影像質(zhì)量最低，但受成本的限制和對(duì)動(dòng)態(tài)影像的拍攝要求，市面上主流產(chǎn)品大都采用單CCD芯片一次嚗光。CCDCCD原理說(shuō)到CCD的尺寸，其實(shí)是說(shuō)感光器件的面積大小，這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積大小，CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是數(shù)碼相機(jī)用來(lái)感光成像的部件，相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷。CCD上感光組件的表面具有儲(chǔ)存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當(dāng)其表面感受到光線時(shí)，會(huì)將電荷反應(yīng)在組件上，整個(gè)CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號(hào)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的畫(huà)面該傳感器的對(duì)測(cè)量某一物理量的具體應(yīng)用CCD圖像傳感器可直接將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。CCD一般可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD將CCD內(nèi)部電極分成數(shù)組，并施加同樣的時(shí)鐘脈沖，以滿足不同場(chǎng)合的應(yīng)用。面陣CCD較線陣CCD結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，由很多光敏區(qū)排列成一個(gè)方陣并以一定的形式連接成一個(gè)器件，以獲取大量信息，完成復(fù)雜圖像的處理。一般考察CCD質(zhì)量性能，可以對(duì)其不同參數(shù)進(jìn)行考慮。包括CCD的光譜靈敏度、暗電流與噪聲、轉(zhuǎn)移效率和轉(zhuǎn)移損失率、時(shí)鐘頻率的上、下限、動(dòng)態(tài)范圍、非均勻性、非線性度、時(shí)間常數(shù)、CCD芯片像素缺陷等。CCD圖像傳感器一般體積較小，功耗也較低，因此適應(yīng)于各類電子產(chǎn)品而不會(huì)占用太大空間。同時(shí)CCD靈敏度高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、像素集成度高、尺寸精確等，都讓它的應(yīng)用得到普及。含格狀排列像素的CCD應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)掃瞄儀與攝影機(jī)的感光元件。經(jīng)冷凍的CCD亦廣泛應(yīng)用于天文攝影與各種夜視裝置，而各大型天文臺(tái)亦不斷研發(fā)高像數(shù)CCD以拍攝極高解像之天體照片。CCD能使固定式的望遠(yuǎn)鏡發(fā)揮有如帶追蹤望遠(yuǎn)鏡的功能，讓CCD上電荷讀取和移動(dòng)的方向與天體運(yùn)行方向一致，速度也同步，以CCD導(dǎo)星不僅能使望遠(yuǎn)鏡有效糾正追蹤誤差，還能使望遠(yuǎn)鏡記錄到比原來(lái)更大的視場(chǎng)。一般的CCD大多能感應(yīng)紅外線，所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度（或趨近零照度）攝影機(jī)/照相機(jī)等該傳感器的技術(shù)指標(biāo)及參考價(jià)格、可能的生產(chǎn)廠家 CCD的光譜靈敏度取決于量子效率、波長(zhǎng)、積分時(shí)間等參數(shù)。量子效率表征CCD芯片對(duì)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換本領(lǐng)。不同工藝制成的CCD芯片，其量子效率不同。靈敏度還與光照方式有關(guān)，背照CCD的量子效率高，光譜響應(yīng)曲線無(wú)起伏，正照CCD由于反射和吸收損失，光譜響應(yīng)曲線上存在若干個(gè)峰和谷。CCD暗電流是內(nèi)部熱激勵(lì)載流子造成的。CCD在低幀頻工作時(shí)，可以幾秒或幾千秒的累積（曝光）時(shí)間來(lái)采集低亮度圖像，如果曝光時(shí)間較長(zhǎng)，暗電流會(huì)在4光電子形成之前將勢(shì)阱填滿熱電子。由于晶格點(diǎn)陣的缺陷，不同像素的暗電流可能差別很大。在曝光時(shí)間較長(zhǎng)的圖像上，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)星空狀的固定噪聲圖案。這種效應(yīng)是因?yàn)樯贁?shù)像素具有反常的較大暗電流，一般可在記錄后從圖像中減去，除非暗電流已使勢(shì)阱中的電子達(dá)到飽和。晶格點(diǎn)陣的缺陷產(chǎn)生不能收集光電子的死像素。由于電荷在移出芯片的途中要穿過(guò)像素，一個(gè)死像素就會(huì)導(dǎo)致一整列中的全部或部分像素?zé)o效；過(guò)渡曝光會(huì)使過(guò)剩的光電子蔓延到相鄰像素，導(dǎo)致圖像擴(kuò)散性模糊。電荷包從一個(gè)勢(shì)阱向另一個(gè)勢(shì)阱轉(zhuǎn)移時(shí)，需要一個(gè)過(guò)程。像素中的電荷在離開(kāi)芯片之前要在勢(shì)阱間移動(dòng)上千次或更多，這要求電荷轉(zhuǎn)移效率極其高，否則光電子的有效數(shù)目會(huì)在讀出過(guò)程中損失嚴(yán)重。引起電荷轉(zhuǎn)移不完全的主要原因是表面態(tài)對(duì)電子的俘獲，轉(zhuǎn)移損失造成信號(hào)退化。采用“胖零”技術(shù)可減少這種損耗。、下限下限取決于非平衡載流子的平均壽命，上限取決于電荷包轉(zhuǎn)移的損失率，即電荷包的轉(zhuǎn)移要有足夠的時(shí)間。表征同一幅圖像中最強(qiáng)但未飽和點(diǎn)與最弱點(diǎn)強(qiáng)度的比值。數(shù)字圖像一般用DN表示。表征CCD芯片全部像素對(duì)同一波長(zhǎng)、同一強(qiáng)度信號(hào)響應(yīng)能力的不一致性。表征CCD芯片對(duì)于同一波長(zhǎng)的輸入信號(hào)，其輸出信號(hào)強(qiáng)度與輸入信號(hào)強(qiáng)度比例變化的不一致性。表征探測(cè)器響應(yīng)速度，也表示探測(cè)器響應(yīng)的調(diào)制輻射能力。時(shí)間常數(shù)與光導(dǎo)和光伏探測(cè)器中的自由載流子壽命有關(guān)。：對(duì)于在50%線性范圍的照明，若像素響應(yīng)與其相鄰像素偏差超過(guò)30%，則為像素缺陷。：在3*3像素的范圍內(nèi)，缺陷數(shù)超過(guò)5個(gè)像素。：在1*12的范圍內(nèi)，列的缺陷超過(guò)8個(gè)像素。：在一組水平像素內(nèi)，行的缺陷超過(guò)8個(gè)像素價(jià)格：600~800元之間生產(chǎn)廠家：索尼、尼康優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：CCD制造工藝較復(fù)雜，成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確一般是顏色好，缺點(diǎn)：費(fèi)電，曝光時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候溫升大，噪點(diǎn)相對(duì)嚴(yán)重，最重要的是大規(guī)格的成品率低，成本高針對(duì)缺點(diǎn)有何改進(jìn)措施1)圍繞空間CCD相機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)要求,本文在相機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中完成了以下工作:(a)通過(guò)對(duì)星載空間相機(jī)常用材料的性能分析比較,合理地完成部件結(jié)構(gòu)的材料選擇,為達(dá)到輕量化的設(shè)計(jì)要求奠定基礎(chǔ)。(b)應(yīng)用有限元分析方法,對(duì)相機(jī)關(guān)鍵部件——主鏡筒和支架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。2)在該相機(jī)精確CAD模型的基礎(chǔ)上,對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)化造型。利用簡(jiǎn)化后的模型建立了整機(jī)的有限元模型,完成了該相機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析計(jì)算參考文獻(xiàn)[1].：
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