CCD(Charge coupled devices)基本上包含三種類型:全幀型( FullFrame)，幀轉(zhuǎn)移型(FrameTransfer)和行間轉(zhuǎn)移型(Interline Transfer),在科研類的應(yīng)用中又屬前兩者居多。PI的PIXIS、SOPHIA、PyLon、Blaze 系列相機(jī)均采用全幀型CCD，下面就簡(jiǎn)單為大家介紹一下全幀型 CCD 的工作過(guò)程。

1、清除 CCD 上的殘余電荷

相機(jī)上電后，處于準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)通過(guò)軟件控制或其他方式給相機(jī)發(fā)送采集指令后，相機(jī)首先進(jìn)入電荷清除模式，清除芯片上累計(jì)的殘存電荷，為第一次曝光做準(zhǔn)備，在最后一次讀出后，同樣也會(huì)對(duì)芯片上的殘存電荷進(jìn)行清除。

2、CCD 曝光指定的時(shí)間

全幀型 CCD 是沒(méi)有電子快門(mén)的，在曝光時(shí)間以外的時(shí)間，如讀出過(guò)程、電荷清除過(guò)程 CCD 仍然是可以感光的，所以一般配合機(jī)械快門(mén)進(jìn)行使用。相機(jī)通過(guò)輸出邏輯控制信號(hào)控制快門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，機(jī)械快門(mén)在打開(kāi)和關(guān)閉的過(guò)程是有延遲的，不如電子快門(mén)精確，如下圖所示。

3、電荷讀出

曝光結(jié)束后，光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，需要將這些像素上的電荷讀取出來(lái)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。讀出過(guò)程開(kāi)始后，電荷逐行從上向下移動(dòng)，進(jìn)入位移寄存器，一般來(lái)說(shuō)位移寄存器的電荷容納能力是普通像素的兩倍。如下圖所示，第一行像素進(jìn)入位移寄存器后，從右向左依次進(jìn)入輸出節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，第一行結(jié)束后，依次進(jìn)行第二行、第三行....直到整幅圖像讀出完畢后，芯片可以進(jìn)行進(jìn)行下一次曝光。

由于 CCD 的讀出過(guò)程相對(duì)于 CMOS 慢很多，所以 CCD 相機(jī)的幀頻一般比 CMOS 相機(jī)低，但是圖像質(zhì)量要好很多。

審核編輯 黃宇