CCD(电荷耦合器件)的工作原理基于光敏元件(通常是光电二极管)将接收到的光信号转换为电信号。具体来说:
- 当光线通过相机的镜头照射到CCD上时,光敏元件开始吸收光子,并将其转化为电子。这些电子被存储在电荷传感器中,即像素点。
- 在CCD内部,每个像素由一个光敏物质和一些电子设备组成,这些设备通过电极相连,并沿着行和列分布。
- 行电极和列电极通过电场力定期激励,将产生的电子从每个像素按顺序传输到下一个像素,并在CCD的输出端读取出来。
- 读取出的信号经过放大和滤波处理,然后被模数转换器(A/D)转换为数字信号。这个转换过程确保了图像数据的数字化,从而可以存储或传输。
- 最后,这些图像数据可能还会经过色彩校正、白平衡等后期处理,以适应相机所支持的图像格式和分辨率,然后被存储为图像文件。
CCD的关键组成部分是MOS电容器,它以电荷为信号,通过对金属电极施加时钟脉冲信号,在半导体内部形成储存载流子的势阱。这些势阱用于存储信号电荷,其深度同步于信号电压变化,使阱内信号电荷沿半导体表面传输,最后从输出二极管送出视频信号。
CCD图像传感器基本工作原理和工作过程: