全帧型CCD的工作过程

 

　　CCD(Charge coupled devices)基本上包含三种类型:全帧型( FullFrame)，帧转移型(FrameTransfer)和行间转移型(Interline Transfer),在科研类的应用中又属前两者居多。PI的PIXIS、SOPHIA、PyLon、Blaze 系列相机均采用全帧型CCD，下面就简单为大家介绍一下全帧型 CCD 的工作过程。

　　1、清除 CCD 上的残余电荷

　　相机上电后，处于准备状态，当通过软件控制或其他方式给相机发送采集指令后，相机首先进入电荷清除模式，清除芯片上累计的残存电荷，为第一次曝光做准备，在最后一次读出后，同样也会对芯片上的残存电荷进行清除。

　　2、CCD 曝光指定的时间

　　全帧型 CCD 是没有电子快门的，在曝光时间以外的时间，如读出过程、电荷清除过程 CCD 仍然是可以感光的，所以一般配合机械快门进行使用。相机通过输出逻辑控制信号控制快门的打开和关闭，机械快门在打开和关闭的过程是有延迟的，不如电子快门精确，如下图所示。

　　3、电荷读出

　　曝光结束后，光信号转换为电信号，需要将这些像素上的电荷读取出来并转换成数字信号。读出过程开始后，电荷逐行从上向下移动，进入位移寄存器，一般来说位移寄存器的电荷容纳能力是普通像素的两倍。如下图所示，第一行像素进入位移寄存器后，从右向左依次进入输出节点进行数字化，第一行结束后，依次进行第二行、第三行....直到整幅图像读出完毕后，芯片可以进行进行下一次曝光。

　　由于 CCD 的读出过程相对于 CMOS 慢很多，所以 CCD 相机的帧频一般比 CMOS 相机低，但是图像质量要好很多。

审核编辑 黄宇