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CCD相機怎樣實現(xiàn)光電轉換的

更新時間:2022-03-23      點擊次數(shù):1935
  CCD相機怎樣實現(xiàn)光電轉換的
 
  按照芯片類型可以將工業(yè)相機分為CCD相機和CMOS相機。目前用于數(shù)字圖像處理較普遍的CCD相機一般由兩部分組成:圖像獲取單元和圖像輸出單元。
 
  在圖像獲取中,與顯像管比較,CCD芯片由獨立的光敏元件構成,每一個光敏元件表示一個像素,因此能夠傳輸二維的離散圖像。而且體積、重量都比較小,具有高動態(tài)、高線性,對機械、磁場、光影響不敏感。并且由于市場的大量生產,CCD相機也相對便宜一些。CCD的突出特點是以電荷作為信號,而不同于其他大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號。
 
  那么CCD是怎樣實現(xiàn)光電轉換的呢?可以形象地喻為往井或桶內注水,因而半導體物理中用“勢阱”的概念描述用來收集光激發(fā)電荷的積分區(qū)域,其中單個像素所能存儲的*大光電荷量(不向其鄰近像素溢出),也稱為“滿阱容量”。CCD的光敏單元收集光子與產生的電子數(shù)目有良好的線性關系,通常來說,2個光子產生一個電子,在輸出單元50000個電子產生一個1伏的視頻信號,增益為1:1。
 
  由于熱效應產生附加的光子,即暗電流,就會產生不期望的噪聲。因此采用CCD芯片這種非穩(wěn)態(tài)結構不用照明,普通的CCD即使在室溫的條件下一分鐘內就可*充滿電子,而且大約溫度每增加7攝氏度,暗電流就會加倍,這就是說芯片的溫度升高,噪聲就會急劇增加。因此,為了控制暗電流,控制一個比較短的曝光時間非常重要。
 
  傳統(tǒng)控制曝光時間的方法是利用機械快門,而如今CCD芯片多采用電子曝光控制,即電子快門。在手工操作模式,用戶通常可以選擇比如1/50、1/100、1/500秒的一些離散的快門速度(積分時間);而在自動電子快門模式快門速度能夠根據(jù)入射光的強度自動調整。如果光的強度太弱,則可以通過長積分時間模式或控制增益的方式來增強弱的CCD信號。
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