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類型分類:
科普知識
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3D視覺傳感器

CCD相機是怎樣實現光電轉換的

發布日期:2022-04-26 點擊率:92

   

按照芯片類型可以將工業相機分為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,每一個光敏元件表示一個像素,因此能夠傳輸二維的離散圖像。而且體積、重量都比較小,具有高動態、高線性,對機械、磁場、光影響不敏感。并且由于市場的大量生產,CCD相機也相對便宜一些。CCD的突出特點是以電荷作為信號,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收集光激發電荷的積分區域,其中單個像素所能存儲的最大光電荷量(不向其鄰近像素溢出),也稱為滿阱容量CCD的光敏單元收集光子與產生的電子數目有良好的線性關系,通常來說,2個光子產生一個電子,在輸出單元50000個電子產生一個1伏的視頻信號,增益為11

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

傳統控制曝光時間的方法是利用機械快門,而如今CCD芯片多采用電子曝光控制,即電子快門。在手工操作模式,用戶通常可以選擇比如1/501/1001/500秒的一些離散的快門速度(積分時間);而在自動電子快門模式快門速度能夠根據入射光的強度自動調整。如果光的強度太弱,則可以通過長積分時間模式或控制增益的方式來增強弱的CCD信號。本文轉自:中國機器視覺商城 http://www.china-vision.com.cn/

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