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光電開關(guān)傳感器的CCD器件的物理性能可以用特性參數(shù)來描述，它分為內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)兩類，內(nèi)部參數(shù)描述的是CCD存儲和轉(zhuǎn)移信號電荷有關(guān)的特性或能力，是器件理論設(shè)計的重要依據(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、線性度、動態(tài)范圍/采樣精度等。 光電開關(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，即電荷包從一個柵轉(zhuǎn)移到下一個柵時，有部分的電荷轉(zhuǎn)移過去，余下的部分沒有被轉(zhuǎn)移，由于光電開關(guān)的CCD信號電荷包大都要經(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% 線性度：線性度是指在動態(tài)范圍內(nèi)，輸出信號與曝光量關(guān)系是否成直線關(guān)系。通常在弱信號和接近滿阱信號時，線性度比較差。在弱信號時，噪聲影響大，信噪比低;在接近滿阱信號時，耗盡層變窄，使量子效率下降，靈敏度降低，使線性度變差。 動態(tài)范圍/采樣精度。上限取決于光敏元勢阱容量，下限取決于CCD能分辨的最小信號，即等交往噪聲信號：動態(tài)范圍=光敏元滿阱信號/等效噪聲信號。 采樣精度是指輸出電荷經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的位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渡細(xì)膩程度，動態(tài)范圍則影響到整個圖像表達(dá)明暗動態(tài)范圍。 CCD從結(jié)構(gòu)上分為線陳CCD和面陳CCD兩大類，從受光方式分為正面光照和背面光照兩種。線陳CCD有單溝道和雙溝道兩種信號讀出方式，其中雙溝道信號讀出方式的信號轉(zhuǎn)移效率高。面陳CCD的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常見的有幀轉(zhuǎn)移FTCCD、全幀轉(zhuǎn)移FFTCCD、隔列內(nèi)線轉(zhuǎn)移IITCCD、幀內(nèi)線轉(zhuǎn)移FITCCD、累進(jìn)掃描內(nèi)線轉(zhuǎn)移PSITCCD等。 |
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