CCD相機怎樣實(shí)現光電轉換的

　　CCD相機怎樣實(shí)現光電轉換的
 

　　按照芯片類(lèi)型可以將工業(yè)相機分為CCD相機和CMOS相機。目前用于數字圖像處理較普遍的CCD相機一般由兩部分組成：圖像獲取單元和圖像輸出單元。
 

　　在圖像獲取中，與顯像管比較，CCD芯片由獨立的光敏元件構成，每一個(gè)光敏元件表示一個(gè)像素，因此能夠傳輸二維的離散圖像。而且體積、重量都比較小，具有高動(dòng)態(tài)、高線(xiàn)性，對機械、磁場(chǎng)、光影響不敏感。并且由于市場(chǎng)的大量生產(chǎn)，CCD相機也相對便宜一些。CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其他大多數器件是以電流或者電壓為信號。
 

　　那么CCD是怎樣實(shí)現光電轉換的呢？可以形象地喻為往井或桶內注水，因而半導體物理中用“勢阱”的概念描述用來(lái)收集光激發(fā)電荷的積分區域，其中單個(gè)像素所能存儲的*大光電荷量(不向其鄰近像素溢出)，也稱(chēng)為“滿(mǎn)阱容量”。CCD的光敏單元收集光子與產(chǎn)生的電子數目有良好的線(xiàn)性關(guān)系，通常來(lái)說(shuō)，2個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)電子，在輸出單元50000個(gè)電子產(chǎn)生一個(gè)1伏的視頻信號，增益為1：1。
 

　　由于熱效應產(chǎn)生附加的光子，即暗電流，就會(huì )產(chǎn)生不期望的噪聲。因此采用CCD芯片這種非穩態(tài)結構不用照明，普通的CCD即使在室溫的條件下一分鐘內就可*充滿(mǎn)電子，而且大約溫度每增加7攝氏度,暗電流就會(huì )加倍，這就是說(shuō)芯片的溫度升高，噪聲就會(huì )急劇增加。因此，為了控制暗電流，控制一個(gè)比較短的曝光時(shí)間非常重要。
 

　　傳統控制曝光時(shí)間的方法是利用機械快門(mén)，而如今CCD芯片多采用電子曝光控制，即電子快門(mén)。在手工操作模式，用戶(hù)通?？梢赃x擇比如1/50、1/100、1/500秒的一些離散的快門(mén)速度(積分時(shí)間)；而在自動(dòng)電子快門(mén)模式快門(mén)速度能夠根據入射光的強度自動(dòng)調整。如果光的強度太弱，則可以通過(guò)長(cháng)積分時(shí)間模式或控制增益的方式來(lái)增強弱的CCD信號。