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线陈CCD电荷耦合器件图像传感器先容
 
更新时间:2014.12.30 浏览次数:
 

  线陈CCD。线陈是把CCD像素排成一直线的器件,用一排像素扫描过图片,正如名称所表示的,线性传感器是捕捉一维图像。初期应用于广告界拍摄静态图像,线性陈列,处理高分辨率的图像时,受局限于非移动的连续光照的物体。

  线陈CCD有两种基本形式,一种是单沟道线陈CCD,另一种是双沟道线陈CCD,下面详细先容。

  1、单沟道线陈CCD是为单沟道线陈CCD的结构由光积分单元、转移栅、移位寄存器和输出放大器等单元构成。光积分单元一般由光栅控制的MOS光积分电容或PN结光敏二极管构成,光积分单元与CCD移位寄存器之间通过转移栅相连。转移栅即可以将光积分单元与移位寄存器分隔开来,又可以将光积分单元与移位寄存器沟通,使光积分单元的电荷信号转移到模拟移位寄存器中。通过加在转移栅上的成光积分单元与移位寄存器隔离与沟通的控制,当转移栅上的电位为高电平时,二者沟通;而当转移栅上的电位为低电平时,二者隔离。二者隔离时光积分单元进行光电注入,光积分单元在不断的积累电荷,有时将光积分单元积累电荷的这段时间称为光积分时间。转移栅电极电压为高电平时,光积分单元所积累的信号电荷将通过转移栅转移到CCD移位寄存器中。通常转移栅电极为高电平的时间很短,为低电平的时间很长,因而光积分时间要远远超过转移时间。在光积分时间里,CCD移位寄存器在三相交叠脉冲的作用下,将信号电荷一位位地移出器件,经输出放大器形成时序信号。

  这种结构的线陈CCD转移次数多、效率低。调制传递函数MFT较差,只适用与像敏单元较少的摄像器件。

  2、双沟道线陈CCD图像传感器的结构。它具有两列CCD移位寄存器1与2,分列在光积分单元两边。当转移栅1与转移栅2为高电平时,光积分单元势阱里积存的信号电荷包将同时按箭头指定的方向分别转移到对应的移位寄存器中,然后再驱动脉冲的作用下分别向右转移,最后经输出放大器进行放大并以视频信号的方式输出。显然,对同样的像敏单元来说,双沟道线陈CCD要比单沟道线陈CCD的转移次数少一半,转称时间缩短一半,它的总转移效率大大提高。因此,在要求提高CCD的工作速通过1、2个移位寄存器。由于两个移位寄存器的参数可能不完全一致,必然会造成奇、偶输出信号的不均匀性。所以,有时为了确保像敏元件一致关系特性好,在较多像敏单元的情况下也采用单沟道的结构。

  目前,ccd电荷耦合器件是主要的实用化固态图像传感器件,它具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点。但CCD技术难以与主流的CMOS技术集成于同一芯片之中。这样,诸如定时产生、驱动放大、自动曝光控制、模数转换及信号处理等支撑电路就不能与像素陈列做在同一芯片上,以CCD为基础的图像传感器难以实现单片一体化,因而具有体积大、功耗高等不足之处。

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