CCD(電荷耦合器件)的工作原理基于光敏元件(通常是光電二極管)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。具體來(lái)說(shuō):
- 當(dāng)光線通過(guò)相機(jī)的鏡頭照射到CCD上時(shí),光敏元件開(kāi)始吸收光子,并將其轉(zhuǎn)化為電子。這些電子被存儲(chǔ)在電荷傳感器中,即像素點(diǎn)。
- 在CCD內(nèi)部,每個(gè)像素由一個(gè)光敏物質(zhì)和一些電子設(shè)備組成,這些設(shè)備通過(guò)電極相連,并沿著行和列分布。
- 行電極和列電極通過(guò)電場(chǎng)力定期激勵(lì),將產(chǎn)生的電子從每個(gè)像素按順序傳輸?shù)较乱粋(gè)像素,并在CCD的輸出端讀取出來(lái)。
- 讀取出的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和濾波處理,然后被模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程確保了圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字化,從而可以存儲(chǔ)或傳輸。
- 最后,這些圖像數(shù)據(jù)可能還會(huì)經(jīng)過(guò)色彩校正、白平衡等后期處理,以適應(yīng)相機(jī)所支持的圖像格式和分辨率,然后被存儲(chǔ)為圖像文件。
CCD的關(guān)鍵組成部分是MOS電容器,它以電荷為信號(hào),通過(guò)對(duì)金屬電極施加時(shí)鐘脈沖信號(hào),在半導(dǎo)體內(nèi)部形成儲(chǔ)存載流子的勢(shì)阱。這些勢(shì)阱用于存儲(chǔ)信號(hào)電荷,其深度同步于信號(hào)電壓變化,使阱內(nèi)信號(hào)電荷沿半導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敚詈髲妮敵龆䴓O管送出視頻信號(hào)。
CCD圖像傳感器基本工作原理和工作過(guò)程: