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電荷禍合器件CCD的基本原理是在一系列MOS電容器金屬電極上,加以適當(dāng)?shù)拿}沖電壓,排斥掉半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多數(shù)載流子,形成“勢(shì)阱”的運(yùn)動(dòng),進(jìn)而達(dá)到信號(hào)電荷(少數(shù)載流子)的轉(zhuǎn)移。如果所轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷是由光像照射產(chǎn)生的,則CCD具備圖像傳感器的功能;若所轉(zhuǎn)移的電荷通過(guò)外界注入方式得到的,則CCD還可以具備、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及邏輯運(yùn)算等功能。
全幅面CCD:此種CCD具有更多電量處理能力,更好動(dòng)態(tài)范圍,低噪音和傳輸光學(xué)分辨率,全幅面CCD允許即時(shí)拍攝全彩圖片。全幅面CCD由并行浮點(diǎn)寄存器、串行浮點(diǎn)寄存器和信號(hào)輸出放大器組成。全幅面CCD曝光是由機(jī)械快門或閘門控制去保存圖像,并行寄存器用于測(cè)光和讀取測(cè)光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收?qǐng)D像信息并把它分成離散的由數(shù)目決定量化的元素。這些信息流就會(huì)由并行寄存器流向串行寄存器。此過(guò)程反復(fù)執(zhí)行,直到所有的信息傳輸完畢。接著,系統(tǒng)進(jìn)行的圖像重組。
暗輸出特性:暗輸出又稱無(wú)照輸出,系指無(wú)光像信號(hào)照射時(shí),傳感器仍有微小輸出的特性,輸出來(lái)源于暗〔無(wú)照)電流。單位輻射照度產(chǎn)生的輸出光電流表示固態(tài)圖象傳感器的靈敏度,它主要與固態(tài)圖像傳感器的像元大小有關(guān)。飽和曝光量以上的過(guò)亮光像會(huì)在象素內(nèi)產(chǎn)生與積蓄起過(guò)飽和信號(hào)電荷,這時(shí),過(guò)飽和電荷便會(huì)從一個(gè)像素的勢(shì)阱經(jīng)過(guò)襯底擴(kuò)散到相鄰像素的勢(shì)阱。這樣,再生圖像上不應(yīng)該呈現(xiàn)某種亮度的地方反而呈現(xiàn)出亮度,這種情況稱為彌散現(xiàn)象。
這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右,這有助于改善人們心目中數(shù)碼相機(jī)是"電老虎"的不良印象。CMOS主要問(wèn)題是在處理快速變化的影像時(shí),由于電流變化過(guò)于頻繁而過(guò)熱。暗電流抑制得好就問(wèn)題不大,如果抑制得不好就十分容易出現(xiàn)雜點(diǎn)。CMOS與CCD的圖像數(shù)據(jù)掃描方法有很大的差別。例如,如果分辨率為300萬(wàn)像素,那么CCD傳感器可連續(xù)掃描300萬(wàn)個(gè)電荷,掃描的方法非常簡(jiǎn)單,就好像把水桶從一個(gè)人傳給另一個(gè)人,并且只有在后一個(gè)數(shù)據(jù)掃描完成之后才能將信號(hào)放大。