CCD和CMOS区别原理说课.ppt

（3） 溢出沟道(Overflow drain)：在像素旁制出溢出沟道。有两种溢出沟道结构:重直形溢出汉道(VOD)和侧向形溢出沟道(LOD)，过剩电子将从沟道中溢出。 （4） 溢出门(Overflow gate)：在像素旁制造一溢出门，当电荷超过溢出门阈值时，过剩电荷便会从溢出门溢出到地上。 溢出沟道 溢出门 8.电子曝光(电子快门) CCD摄像机中，采用电子曝光之后，可以防止曝光饱和、减小光晕、减小图像模糊和摄取运动目标图像。 CCD采用电子快门控制CCD的累积时间，其不需要任何机械部件。当开启电子快门时，CCD相机输出的仅是电子快门开启时的光电荷信号，其余时间的光电荷信号则被泄放。目前，CCD相机的最短电子快门时间为0.1ms。 9.多模式输出特性 现代CCD相机，特别是CMOS相机，具有多种输出模式，以适应不同的使用要求。 （1） 线性模式 （2） 双斜率模式 （3） 对数模式 （4） γ校正模式 它们的动态范围相差很大，特殊性也有较大的区别。 （1） 线性输出模式：线性输出模式的输出与光强成正比，它适应于要求进行连续测量的场合。这种模式的动态范围最小；同时，在线性范围的最高端信噪比最大，而在小信号时，因噪声的影响增大，信噪比很低。线性动态范围的增大会明显提高图像的清晰度。 （2） 双斜率输出模式：双斜率输出模式是一种扩大动态范围的方法。它采用两种曝光时间，当光强很弱时采用长时间曝光，输出信号曲线的斜率很大;而当光强很强后，改用短时间曝光，曲线斜率便会降低，从而可以扩大动态范围，为了改善输出的平滑性，还可以采用多种曝光时间，这样，输出曲线便是多段直线拟合的，必然会平滑的多。对输出模式的动态范围非常大，可达几个数量级，使得无需对相机的曝光时间进行控制，也无需对相机的光圈进行调节。 （3） 对数模式：在CMOS成像器件中，可以方便地制出具有对数响应地电路，实现起来很容易；还应当说明的是，人眼对光的响应也接近对数规律，因此这种输出模式具有良好使用性能。采用对数模式拍摄的图像的细节均存在，图像清晰的多。（4） γ校正模式：γ校正模式的输出规律如下: 式中V是输出信号电压，E是输入光强，K是常数，而γ是校正因子。γ是小于1的系数，可见这种模式也使输出信号的增长速度逐渐减缓。该模式可以扩展暗电平，降低噪声。 10.相关双采样技术 相关双采样简称CDS（Correlated Double Sampling），是成像过程中普遍采用的技术，其主要作用是消除复位低频噪声（KTC噪声）。KTC噪声是一种频率较低的噪声，它在一个像敏单元信号的读出过程中变化很小，这为消除该噪声提供了条件。 对每个像元输出的信号进行两次采样，曝光前后各一次，然后输出两次采样值之差作为像素值。在CCD中，在每个像素从输出节点输出之前，输出节点被复位成一个参考值，然后像元电荷包进入读出节点，最后从读出节点输出的是像元信号与复位信号的差值。经过相关双采样后输出信号更能代表电荷信号的实际值。 11.抗拖影（smear） Smear现象一般只在面扫描的模式下产生，主要原因是在光电荷的转移过程中发生了曝光，表现为图像中有垂直方向的条纹。根据CCD的不同，产生Smear现象的原因也不同。Smear现象最为严重的是全帧转移CCD芯片，对于该类芯片，电荷是一行一行的向下转移的，速度较慢。如果没有机械快门，在电荷的转移过程中仍然接收曝光，因此产生了图像的模糊。 对于行间转移CCD和CMOS芯片而言，Smear现象主要是由于感光区旁边的遮光存储区并不是完全不感光，通常垂直方向照射的光线会被遮挡，但从侧面照射的杂光往往会在存储器内形成电荷的累积。在电荷转移过程中，存储区仍有电荷累积，并被当成信号输出，从而产生Smear现象。 为了消除Smear现象，对帧转移CCD，最有效的方法就是使用机械快门，避免在电荷转移期间发生曝光；对于行间转移CCD和CMOS，可以通过增长曝光时间来减少Smear现象，通常情况下，如果曝光时间是转移时间的3倍以上，就可以有效地抑制Smear。此外，还可以使用频闪光源，减少电荷转移期间的存储区累积电荷对图像的影响。 12.像增强 像增强CCD是在CCD前安装像增强器来增大光信号的方法。像增强器中有一小片玻璃制成的光电阴极，光线通过光电阴极时，光电阴极发射出电子，电子在一个真空管中加速，将电能转变成光能量，在经过耦合光纤达到CCD表面，通常可到达几千倍的光信号放大。 13.减薄背照明技术 普通前照CCD相机具有较厚的硅片，光子在低电场区生成的光电子大部分被复合而湮灭，被电场收集到耗尽区的光电子很少。因此，普通CCD（厚型