CCD

CCD

CCD,英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷耦合元件。可以成为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称为像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管,能感应光线,并将光信号转变为电信号,经外部采样放大及数模转换电路转换成数字图像信号。

  它是一种特殊半导体器件,上面有很多一样的感光元件,每个感光元件叫一个像素。CCD在摄像机里氏一个机器重要的部件,它起到将光线转换成电信号的作用,类似于人的眼睛,因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。


CCD-衡量标准

  衡量CCD好坏的指标很多,有像素数量,CCD尺寸、灵敏度和信噪比等,其中,像素数以及CCD尺寸是重要的指标。像素数是指CCD上感光元件的数量。摄像机拍摄的画面可以理解为由多个小的点组成,每个点就是一个像素。显然,像素数越多,画面就会越清晰,如果CCD没有足够的像素的话,拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响,因此,理论上CCD的像素数量应该越多越好。但,CCD像素数的增加会使制造成本以及成品率下降,而且在现行电视标准下,像素数增加到某一数量后,再增加对拍摄画面清晰度的提高效果变得不明显,因此,一般一百万左右的像素数对一般的使用已经足够了。

  

Charge-coupled device

A charge-coupled device(CCD) is a device for the movement of electrical charge, usually from within the device to an area where the charge can be manipulated, for example conversion into a digital value. This is achieved by "shifting" the signals between stages whthin the device one at a time.

The CCD is a major piece of technology in digital imaging. In a CCD image sensor, pixels are represented by p-doped MOS capacitors.


CCD芯片分两大类

  线性CCD即CCD的感光元件排列在一条直线上。它成像方式是CCD在光学系统成像所在的焦平面上垂直扫过,直到衣服完整的影像。传统的扫描仪都使用这种类型的CCD,因此我们又称为它为扫描型CCD。线性CCD的这种工作方式决定了它得到衣服完整的影响需要很长的时间,即曝光时间很长。自然它就无法用于拍摄动态的物体,另外,在曝光过程中需要一致的光线环境,它也不支持闪光拍摄。虽然有如此重大的缺陷,但,线性CCD的感光元件可以做到很高的线密度,这样用线性CCD可以得到极高像素数量的影像,因此,它仍然被用于数码相机,拍摄需要超高分辨率的景物影像。典型的例子是Agfa的StudioCam相机,它用三条线性CCD分别感应红蓝绿三色光,每条3648像素,色彩灰度为12位,可得到1640万像素分辨率高达4500*3648的图像,最终的影像容量高达50-100MB。其预扫描时间需要12秒,每一线精度需要1/15~1/200秒。

面型CCD有成全幅式CCD,阵列型CCD。面型CCD的普光方式有以下三种:

1.单CCD芯片三次曝光。

2.三CCD一次曝光。

3.单CCD芯片一次曝光。


分解CCD可知,CCD的结构为三层:

第一层是“微型镜头”。

第二层是“分色滤色片”。

第三层是“感光层”。



Architecture

The CCD image sensors can be implemented in several different architectures. The most common are full-frame, frame-transfer, and interline. The distinguishing characteristic of each of these architectures is their approach to the problem of shuttering.


Sensor sizes

Sensors(CCD / CMOS) come in various sizes, or image sensor formats. There sizes are often referred to with an inch fraction designation such 1/1.8" or 2/3" called the optical format. This measurement actually originates back in the 1950s and the time of Vidicon tubes.

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