《CCD工作原理教程》.pptVIP

未经许可，不得随意拷贝和转发 ?CCD的工作原理 CCD的结构就象一排排输送带上并排放满了小桶，光线就象雨滴撒入各个小桶，每个小桶就是一个像素。按下快门拍照的过程，就是按一定的顺序测量一下某一短暂的时间间隔中，小桶中落进了多少“光滴”，并记在文件中。一般的CCD每原色的光度用8位来记录，即其小桶上的刻度有8格，也有的是10位甚至12位，10位或12位的CCD在记录色彩时可以更精确，尤其是在光线比较暗时。早期的CCD是隔行扫描的，同一时刻，每两行小桶，只有一行被测量，这样可以提高快门速度，但图像精度大为降低。 随着技术的进步，人们已能让CCD记录在几十分之一秒，甚至几千分之一秒的时间里，落进各个“小桶”的“光滴”的量，所以，新的CCD一般都是逐行扫描的。 未经许可，不得随意拷贝和转发 CCD工作方式 三 曝光之后所有产生的电荷都会被转移到邻近的移位缓存器中，并且逐次逐行的转换成信号流从矩阵中读取出来。这些强弱不一的电荷讯号，会先被送入一个 QV（Electron to voltage converte）之中，将电荷转换成电压；下一步再将电压送入放大器中进一步放大，然后才是 A/D 模拟数字讯号转换器（ADC Analog to Digital Converter）。ADC转换器能将信号的连续范围配合色块码赛克的分布，转换成一个2D的平面表示列，它让每个画素都有一个色调值，应用这个方法，再由点组成网格，每一个点（画素）现在都有用以表示它所接受的光量的二进制数据，可以显示强弱大小，最终再整合影像输出。 未经许可，不得随意拷贝和转发 CCD的ADC 转换电压至数字讯号示意图 ADC 转换电压至数字讯号示意图 ： 此 ADC 为8位处理器可以将电压讯号分成 256（0～255） 个位阶判读ADC 位数的多寡将决定画质的精细程度，目前 SONY 量产 14位之ADC，多数的数字相机都可达到 12位以上 未经许可，不得随意拷贝和转发 Linear 纯线性 线型CCD是以一维感光点构成，透过步进马达扫瞄图像，由于照片是一行行组成，所以速度较使用 2维CCD的数字相机来得慢。这型CCD 大多用于平台式扫描仪之上。 未经许可，不得随意拷贝和转发 Interline Transfer 扫瞄型 CCD 的曝光步骤就如同前面所介绍的相同，IL 型 CCD 的优点在于曝光后即可将电荷储存于缓存器中，组件可以继续拍摄下一张照片，因此速度较快，目前的反应速度以已经可达每秒 15张以上。相对性的缺点则是暂存区占据了部份感光面积，因此动态范围（Dynamic Range - 系统最亮与最暗之间差距所能表现的程度）较小。不过，由于速度快、成本低，市面上超过 8 成以上的数字相机都采用 IL 型 CCD 为感光组件 未经许可，不得随意拷贝和转发 ?全景Full-Frame 全像 CCD 则是一种架构更简单的感光设计。有鉴于 IL 的缺点，FF改良可以利用整个感光区域（没有暂存区的设计），有效增大感光范围，同时也适用长时间曝光。其曝光过程和 Interline 相同，不过感光和电荷输出过程是分开。因此，使用 FF CCD的数字相机在传送电荷信息时必须完全关闭快门，以隔离镜头入射的光线，防止干扰。这也意味着 FF 必须使用机械快门（无法使用 IL 的电子 CLOCK 快门)，同时也限制了FF CCD的连续拍摄能力。Full-Frame CCD 大多被用在顶级的数位机背上。 未经许可，不得随意拷贝和转发 Frame-Transfer 全传 全传 CCD 的架构则是介于 IL 和 FF 之间的产品，它分成两个部分上半部分是感光区，下半部则是暂时存储区。整体来说 Frame-Transfer CCD 非常的类似 Full-Frame CCD，它的特点在于直接规划了一个大型暂存区。一旦FT CCD 运作，它可以迅速将电荷转移到下方的暂存区中，本身则可以继续曝光拍照。这个设计，让FT 同IL 一样可以使用电子快门，但同时也可增加感光面积和速度。FT CCD 主要是由 荷兰 Philips 公司开发，后来技术移转给 SANYO 公司发展成 VPMIX 技术。三洋对 VPMIX 的改良相当成功，使它的数字相机能兼具静态和动画的拍摄能力（可达 30 fps 的拍摄速度 - 在动画运用上非常出色）。此外，FT 型 CMOS 也被应用于 Fill factor CMOS，作为提高高阶 SLR 连拍能力的设计。 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