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)將接收到的光信號轉換為電信號。具體來說:
- 當光線通過相機的鏡頭照射到CCD上時,光敏元件開始吸收光子,并將其轉化為電子。這些電子被存儲在電荷傳感器中,即像素點。
- 在CCD內部,每個像素由一個光敏物質和一些電子設備組成,這些設備通過電極相連,并沿著行和列分布。
- 行電極和列電極通過電場力定期激勵,將產生的電子從每個像素按順序傳輸到下一個像素,并在CCD的輸出端讀取出來。
- 讀取出的信號經過放大和濾波處理,然后被模數轉換器(A/D)轉換為數字信號。這個轉換過程確保了圖像數據的數字化,從而可以存儲或傳輸。
- 最后,這些圖像數據可能還會經過色彩校正、白平衡等后期處理,以適應相機所支持的圖像格式和分辨率,然后被存儲為圖像文件。
CCD的關鍵組成部分是MOS電容器,它以電荷為信號,通過對金屬電極施加時鐘脈沖信號,在半導體內部形成儲存載流子的勢阱。這些勢阱用于存儲信號電荷,其深度同步于信號電壓變化,使阱內信號電荷沿半導體表面傳輸,最后從輸出二極管送出視頻信號。
CCD圖像傳感器基本工作原理和工作過程: