光電開(kāi)關(guān)傳感器的CCD器件的物理性能可以用特性參數(shù)來(lái)描述，它分為內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)兩類(lèi)，內(nèi)部參數(shù)描述的是CCD存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移信號(hào)電荷有關(guān)的特性或能力，是器件理論設(shè)計(jì)的重要依據(jù);外部參數(shù)描述的是與CCD應(yīng)用有關(guān)的性能指標(biāo)，是應(yīng)用CCD器件時(shí)必不可少的內(nèi)容，主要包括靈敏度、轉(zhuǎn)移效率、不均勻度、線(xiàn)性度、動(dòng)態(tài)范圍/采樣精度等。
光電開(kāi)關(guān)的CCD靈敏度：它是指在一定光譜范圍內(nèi)單位曝光量的輸出信號(hào)電壓電流。也相當(dāng)于投射在光敏元上的單位輻射功率所產(chǎn)生的電壓電流。
轉(zhuǎn)移效率：轉(zhuǎn)移效率是指電荷包在進(jìn)行每一次轉(zhuǎn)移中的效率，即電荷包從一個(gè)柵轉(zhuǎn)移到下一個(gè)柵時(shí)，有部分的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)去，余下的部分沒(méi)有被轉(zhuǎn)移，由于光電開(kāi)關(guān)的CCD信號(hào)電荷包大都要經(jīng)歷上千次的轉(zhuǎn)移，即使值幾乎接近1，但其總效率往往仍然很低。例如，如果轉(zhuǎn)移效率為0.999，轉(zhuǎn)移2000次，總效率只有0.135。S0009CCD的轉(zhuǎn)移效率為0.9999。平均轉(zhuǎn)移2000次，總效率為0.98。
不均勻度：CCD成像器件不均勻性包括光敏元不均勻和CCD不均勻。一般CCD是近似均勻的，即每次轉(zhuǎn)移效率是一樣的。光敏元響應(yīng)不均勻是由于工藝過(guò)程及材料不均勻引起的，不均勻度是影響像素提高的因素，也是成品率下降的重要原因。CCD的成品率一般不足50%
線(xiàn)性度：線(xiàn)性度是指在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)與曝光量關(guān)系是否成直線(xiàn)關(guān)系。通常在弱信號(hào)和接近滿(mǎn)阱信號(hào)時(shí)，線(xiàn)性度比較差。在弱信號(hào)時(shí)，噪聲影響大，信噪比低;在接近滿(mǎn)阱信號(hào)時(shí)，耗盡層變窄，使量子效率下降，靈敏度降低，使線(xiàn)性度變差。
動(dòng)態(tài)范圍/采樣精度。上限取決于光敏元?jiǎng)葳迦萘浚孪奕Q于CCD能分辨的最小信號(hào)，即等交往噪聲信號(hào)：動(dòng)態(tài)范圍=光敏元滿(mǎn)阱信號(hào)/等效噪聲信號(hào)。
采樣精度是指輸出電荷經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的位bit數(shù)。采樣精度越高，層次越多，圖像越細(xì)膩。現(xiàn)在數(shù)碼單反相機(jī)采樣精度為12bit/s。采樣精度影響到顏色層次過(guò)渡細(xì)膩程度，動(dòng)態(tài)范圍則影響到整個(gè)圖像表達(dá)明暗動(dòng)態(tài)范圍。
CCD從結(jié)構(gòu)上分為線(xiàn)陳CCD和面陳CCD兩大類(lèi)，從受光方式分為正面光照和背面光照兩種。線(xiàn)陳CCD有單溝道和雙溝道兩種信號(hào)讀出方式，其中雙溝道信號(hào)讀出方式的信號(hào)轉(zhuǎn)移效率高。面陳CCD的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常見(jiàn)的有幀轉(zhuǎn)移FTCCD、全幀轉(zhuǎn)移FFTCCD、隔列內(nèi)線(xiàn)轉(zhuǎn)移IITCCD、幀內(nèi)線(xiàn)轉(zhuǎn)移FITCCD、累進(jìn)掃描內(nèi)線(xiàn)轉(zhuǎn)移PSITCCD等。 |
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