CCD原理.ppt

未经许可，不得随意拷贝和转发 全帧传输CCD和隔行传输CCD的工作原理 在每个像素单元中，有70％的面积用来制造光电二极管。整个像素的框内几乎全是感光面积。不需要也没办法放置更大面积的光学镜片来提高它的采光量。它的读出顺序和隔行传输CCD是一样的。这种结构的好处是，可以得到尽量大的光电二极管，达到更好的成像质量。可以说，同样的CCD面积，全帧传输肯定会有更好的性能。全帧传输CCD在感光器件中的每个光电二极管的有效像素的面积更大，从而可以捕捉到更多的图像数据。一般而言，全帧传输CCD能够捕捉到的有效图像数据大约是隔行传输CCD的两倍，从而具有更大的动态范围、更低的噪点和较高的感光度等优点，从而改善了暗部和高光部分的细节表现。但是全帧传输CCD不能输入视频图像，不能用液晶屏做取景器，必须以机械快门配合工作。 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD的分色图 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD的分色原理 以 GRGB 原色色彩数组来说，R 色滤光片其实内部包含了『洋红』与『黄』两种色调的滤片，透过补色机制（见下图），使其底部的感光区可以感受到『红』色的光线（上图左）；相对地，补色 CCD（上图右），同学们可以发现，其中只有一层染料色片，例如 ：Y 黄色，就阻挡了蓝光的进入，由红绿两光形成红色色块，也因此补色CCD 可以吸收更多的光线，其感光能力也比原色 CCD 强得多，但处理起来因为还是要还原成 RGB 系，对于影像处理引擎的负担较为沉重。 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD的插值 彩色CCD在分色计算程序过程中，如果一张数字图片的色彩只有 25％的红色和蓝色与 50％的绿色，这三个素材迭合起来的完成图无法成彩色画面，为了补强色彩不足的部份，CCD 取样完成后，影像处理引擎必须进入『插值 Interpolation』工作阶段，将不足的 75％的红色与蓝色和另外50％的绿色，透过『数据计算』的方式『加』进影像档案之中，使其构成完整各 100％的 RGB 三原色档案，最终合成为一数字照片。 未经许可，不得随意拷贝和转发 CCD 色调范围 在准确地曝光下，CCD将比正片更能捕捉到宽广的影像色调范围。一个普通的 CCD 可以记录 250：1（8级光圈）左右的高反差场景。高文件的 FF CCD 系统则可处理近1000：1的色调范围。 未经许可，不得随意拷贝和转发 CCD时脉运行 时脉运行也是控制 CCD 一个很重要的环节。在 CCD 中电荷必须透过缓存器的转移，才能运送至放大器重新计算这些电荷信息，变成实际的数字影像。这个过程主要是透过 CCD 的时脉（Cloxking）运行控制，主流设计大致分为三种：4、3、2相位（Phase）。 未经许可，不得随意拷贝和转发 CCD和CMOS对比篇 未经许可，不得随意拷贝和转发 CCD 与 CMOS 感光组件之优缺点比较 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD和CMOS差异分析-ISO 感光度差异 CMOS 每个画素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一画素的感光区域的表面积，因此在 相同画素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD和CMOS差异分析-分辨率差异 CMOS 每个画素的结构比 CCD 复杂，其感光开口不及CCD大， 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的分辨率通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万 画素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD和CMOS差异分析-噪声差异 CMOS每个感光二极管旁都搭配一个 ADC 放大器，如果以百万画素计，那么就需要百万个以上的 ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪声就比较多。 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD和CMOS差异分析-成本差异 CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单芯片中，节省加工芯片所需负担的成本 和良率的损失；相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出信息，必须另辟传输信道，如果信道中有一个画素故障（Fail），就会导致一整排的 讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。 未经许可，不得随意拷贝和转发 彩色CCD和CMOS差异分析-耗电量差异 CMOS的影像电荷驱动