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教育电视系统 ( 3-3 )

教育电视系统 ( 3-3 ). 孙祯祥 浙江师范大学 教育学院. 3.4 固体摄像器件. 一、 CCD 器件的工作原理. CCD 摄像器件具有光电转换、电荷存储和转移输出的三大功能。. 1、 MOS 电容器的结构. 当景物的光照射到氧化物表面时,就在氧化物层与 P 型硅之间产生电荷,其电荷量与照射该点的光强度成正比,这就是 CCD 的光电转换作用。 在 P 型硅上加电压,则该电压形成的电场将穿过氧化层,在氧化层与硅片的界面上形成一个可以存储电荷的区域,我们称其为势阱。这就是 CCD 存储电荷的作用。. 2、电荷转移的原理.

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教育电视系统 ( 3-3 )

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Presentation Transcript


  1. 教育电视系统( 3-3 ) 孙祯祥 浙江师范大学 教育学院

  2. 3.4 固体摄像器件 一、CCD器件的工作原理 CCD摄像器件具有光电转换、电荷存储和转移输出的三大功能。

  3. 1、MOS电容器的结构 当景物的光照射到氧化物表面时,就在氧化物层与P型硅之间产生电荷,其电荷量与照射该点的光强度成正比,这就是CCD的光电转换作用。 在P型硅上加电压,则该电压形成的电场将穿过氧化层,在氧化层与硅片的界面上形成一个可以存储电荷的区域,我们称其为势阱。这就是CCD存储电荷的作用。

  4. 2、电荷转移的原理 有规律地改变电极电压,则势阱内的电荷就可以按人为确定的方向转移,这就是CCD电荷转移的基本原理。

  5. 二、面阵CCD摄像器件 1、帧转移型(FT) (1)帧转移方式的优缺点 优点:像素单元密度高,有较高的分辨力和灵敏度; 缺点:① 存储区与成像区占同样大小的芯片面积,因此CCD芯片尺寸较大; ② 电荷转移时受到光照干扰,产生垂直拖尾。

  6. (2)垂直拖尾现象的形成与排除 通常采用机械快门装置,在场逆程(即电荷转移期间)将感光部分遮光,从而解决问题。

  7. 2、行间转移型(IT) (1)行间转移方式的优缺点 优点:①结构简单,不用单独的存储芯片,芯片面积小; ②由于电荷垂直转移在遮光下进行,垂直拖尾问题减轻。 缺点:①由于感光部分与存储部分相间排列,感光面积小,光利用率低; ②仍然有部分强光照射到存储条下的电荷,造成类似垂直拖尾现象。

  8. (2)反射造成的垂直拖尾现象 由于反射光作用时间比较长,产生类似垂直拖尾的现象。因此,解决传送速度太慢的问题,则拖尾问题迎刃而解。

  9. 3、帧—行间转移型(FIT) 其电荷转移速度要比行间转移方式快60~100倍,事实上已经消除了垂直拖尾现象。

  10. 4、CCD摄像器件的高光抑制功能 一般采用在CCD器件中设置溢流沟道(OFD)的方法,将过量电子通过溢流沟道向下流入衬底(硅片)。

  11. 5、动态分辨力与电子快门 动态分辨力与曝光时间有关,曝光时间越短,动态分辨力越高。对摄像机来说,它的曝光时间是1/50秒(PAL制)。 (1)机械式快门 仅在帧转移方式中使用。 (2)电子快门

  12. 思考题: • 1、阐述CCD器件的光电转换、电荷存储、电荷转移的基本原理; • 2、在那些种类型的CCD面阵器件中存在垂直拖尾现象?在这些器件中,垂直拖尾是怎样形成的? • 3、电子快门是如何提高动态分辨力的?

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