電荷藕合器件圖像傳感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成,能把光線轉(zhuǎn)變成電荷,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī),并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段,根據(jù)需要和想像來修改圖像。
ccd傳感器工作原理
CCD傳感器是一種新型光電轉(zhuǎn)換器件,它能存儲由光產(chǎn)生的信號電荷。當(dāng)對它施加特定時(shí)序的脈沖時(shí),其存儲的信號電荷便可在CCD內(nèi)作定向傳輸而實(shí)現(xiàn)自掃描。它主要由光敏單元、輸入結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)構(gòu)等組成。它具有光電轉(zhuǎn)換、信息存貯和延時(shí)等功能,而且集成度高、功耗小,已經(jīng)在攝像、信號處理和存貯3大領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用,尤其是在圖像傳感器應(yīng)用方面取得令人矚目的發(fā)展。
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當(dāng)光照射到CCD硅片上時(shí),在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對,其多數(shù)載流子被柵極電壓排開,少數(shù)載流子則被收集在勢阱中形成信號電荷。當(dāng)向SiO2表面的電極加正偏壓時(shí),P型硅襯底中形成耗盡區(qū)(勢阱),耗盡區(qū)的深度隨正偏壓升高而加大。其中的少數(shù)載流子(電子)被吸收到最高正偏壓電極下的區(qū)域內(nèi),形成電荷包(勢阱)電荷轉(zhuǎn)移的控制方法,類似于步進(jìn)電極的步進(jìn)控制方式。也有二相、三相等控制方式之分。下面以三相控制方式為例說明控制電荷定向轉(zhuǎn)移的過程。
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三相控制是每一排像素上有三個(gè)金屬電極P1,P2,P3,依次施加三個(gè)相位不同的脈沖,使得每排電極下電荷包向一側(cè)移動(dòng)。
隨著控制脈沖的分配,電荷包從一側(cè)轉(zhuǎn)移到最終端,由輸出二極管收集后送給放大器處理,實(shí)現(xiàn)電荷移動(dòng)。當(dāng)各排電荷全部移出感應(yīng)區(qū)即掃描完成一幅畫面,這些電荷最終以二進(jìn)制的形式存儲或修改。
以上是從微觀方面介紹了CCD圖像傳感器中核心原件感官電路的原理,在宏觀方面按照結(jié)構(gòu)又可分為兩類:CCD線列圖像傳感器和CCD面陣圖像傳感器,它們在結(jié)構(gòu)方面的差異導(dǎo)致了用途的不同,但原理一樣,都是利用了CCD的光電轉(zhuǎn)換和電荷轉(zhuǎn)移的雙重功能制成, 線陣CCD:用一排像素掃描過圖片,做三次曝光——分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán) 三色濾鏡,正如名稱所表示的,線性傳感器是捕捉一維圖像。而CCD面陣圖像傳感器有呈二維矩陣排列的感光單元——感光區(qū)、信號存儲區(qū)和輸出轉(zhuǎn)移部分組成,根據(jù)傳輸和讀出的結(jié)構(gòu)方式不同又分為:行傳輸、幀傳輸、行間傳輸?shù)取?/p>