面陣晶片

面陣晶片

面陣晶片即二維像元陣列,根據電荷讀出方式的不同。面陣CCD晶片根據自身結構的差別又可分為全幀轉移、幀轉移CCD和行間轉移。

全幀轉移,幀轉移,行間轉移,

全幀轉移

CCD(Full Frame)
面陣晶片即二維像元陣列,根據電荷讀出方式的不同。面陣CCD晶片根據自身結構的差別又可分為全幀轉移(Full-frame Transfer)CCD、幀轉移(Frame Transfer)CCD和行間轉移(Interline Transfer)CCD.
全幀轉移CCD結構相對簡單,它提供了最大的填充因子、每個像元既可以收集光電荷,又能實現電荷轉移。在電荷輸出的過程中,電荷逐行向下行移動,依次輸出。因此在電荷輸出時需要機械快門進行遮光。全幀CCD提供了最大的滿阱容量,但由於順序輸出使幀頻受到限制,同時在電荷垂直下移過程中要考慮抗光暈問題(Antiblooming)

幀轉移

CCD(Frame Transfer)
幀轉移CCD在感光區下方放置面積等大的遮光存儲區,曝光結束後所有感光區內的電荷被迅速轉移至存儲區中,在存儲區的電荷進行讀出的同時,感光區可以進行下一幀的曝光。這種設計能有效地解決拖影問題,但晶片尺寸增加了兩倍。同時更複雜的電路設計業帶來了更高功耗的問題。幀轉移和全幀CCD有很多共同點,如高填充因子,高滿阱容量,高動態範圍及有限的幀頻。關於幀頻,可以利用多抽頭讀出來提高。

行間轉移

CCD(Interline Transfer CCD)
行間轉移CCD採用的感光元是光電二極體,光電二極體的靈敏度較好,尤其是藍光譜段靈敏度不受影響,但缺點是填充因子較低。行間轉移CCD每個像元都由感光區和折光存儲區構成,曝光結束後電荷被迅速從感光區轉移到各自的存儲區。在下一次曝光開始前,存儲區的電荷逐行下移,從統一的讀出暫存器讀出。為解決填充因子低(30%-50%左右)的問題,可以在每個感光區的表面增加微透鏡,將更多的光線匯聚到感光區上,採用微透鏡的方式可以將填充因子提高到70%左右。

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