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CCD传感器主要可以分成哪几种类型?

2024-01-08 18:44| 来源: 网络整理| 查看: 265

CCD传感器,也称为电荷耦合器件(ChargeCoupleDevices,简称CCD),是固态图像传感器的敏感器件。像普通的MOS,TTL和其他电路传感器一样,它属于集成电路,但是CCD具有光电转换,信号存储和传输的功能。(传输),输出,处理和电子快门等许多独特功能。这是CCD传感器的主要功能,因此它的主要应用领域涉及摄影,光感测,信号处理,检测器等。实际上,CCD传感器可以分为几类。分为面阵CCD传感器、线阵CCD传感器、三线传感器CCD传感器、全幅面CCD传感器。当然,每个CCD传感器都有其自身的不同特性和缺点,因此使用方式也不同。

对于区域CCD传感器,其特征在于它可以以快门速度曝光快速移动的物体,并且其结构也分为三种不同类型,分为帧传输CCD,行间传输性CCD,帧之间可转移的CCD。第一类型的结构相对简单,因此容易增加像素,但是其尺寸限制了这种类型的传感器,并且尺寸相对较大。第二种便宜,并且这种类型适合摄影。第三类是前两种类型的组合。该结构较为复杂,但它具有一个优点,也有利于摄影。线性CCD传感器的优点是:它可以处理较大像素的图像,但缺点也很明显,即只能用于拍摄固定和不移动的物体。三线传感器CCD传感器主要用于某些相对高端的成像设备中,因为这种传感器可以产生相对较高的分辨率,光谱色阶的性能也更好,还有另一种所谓的交错式透射CCD具有连续读取图像的良好效果,适用于照相机和动画设备的应用。

全帧(Full-Frame)CCD

半导体区域既可以作为光电元件,也可以作为电荷转移器件,这有点违反直觉,但这正是FF CCD中发生的事情。在集成过程中,像素位置响应入射光子积累电荷,在集成之后,电荷包垂直地通过像素位置向水平移位寄存器移动。

一般情况下,我们通过应用精心定时的时钟信号来获得CCD像素数据,这些时钟信号依次在器件的电荷传输结构中产生电位阱和电位屏障。在全帧CCD中,我们需要能够将这些控制电压应用到同样起光电探测器作用的区域,因此,栅极电极由透明多晶硅制成。

全帧CCD相对而言比较简单且易于制造,并且它们允许整个CCD表面具有光敏性。这使硅的给定区域中可以包含的像素数量最大化,同时也使每个像素中实际上能够将光子转换为电子的部分最大化。

线间传输(Interline-Transfer)CCD

我们需要的最后一个主要的架构改进是将集成电荷快速转移到存储区域,从而将污迹降低到可以忽略的程度。线间传输CCD通过提供与每个光活动位置相邻的存储(和传输)区域的网络来实现这一点。曝光完成后,传感器中的每个电荷包同时传输到非光敏垂直移位寄存器中。

因此,它的CCD能够以最小的拖影实现电子快门,并且像FT-ccd一样,它们可以在读出期间集成,从而保持较高的帧速率能力。然而,如果光生电荷在读出过程中从光活性柱泄漏到相邻的垂直移位寄存器中,则可能发生一些涂抹。如果应用程序不需要高帧速率,则可以通过延迟积分直到读出完成来消除此问题。

三线传感器CCD

在三线传感器中,三排并行的像素分别覆盖RGB滤镜,当捕捉彩色图片时,完整的彩色图片由多排的像素来组合成。三线CCD传感器多用于高端数码相机,以产生高的分辨率和光谱色阶。

交织传输CCD

这种传感器利用单独的阵列摄取图像和电量转化,允许在拍摄下一图像时在读取当前图像。交织传输CCD通常用于低端数码相机、摄像机和拍摄动画的广播拍摄机。

全幅面CCD

此种CCD具有更多电量处理能力,更好动态范围,低噪音和传输光学分辨率,全幅面CCD允许即时拍摄全彩图片。全幅面CCD由并行浮点寄存器、串行浮点寄存器和信号输出放大器组成。全幅面CCD曝光是由机械快门或闸门控制去保存图像,并行寄存器用于测光和读取测光值。图像投摄到作投影幕的并行阵列上。此元件接收图像信息并把它分成离散的由数目决定量化的元素。这些信息流就会由并行寄存器流向串行寄存器。此过程反复执行,直到所有的信息传输完毕。接着,系统进行精确的图像重组。



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