光電開關傳感器的CCD器件的物理性能可以用特性參數來描述,它分為內部參數和外部參數兩類,內部參數描述的是CCD存儲和轉移信號電荷有關的特性或能力,是器件理論設計的重要依據;外部參數描述的是與CCD應用有關的性能指標,是應用CCD器件時必不可少的內容,主要包括靈敏度、轉移效率、不均勻度、線性度、動態(tài)范圍/采樣精度等。
光電開關的CCD靈敏度:它是指在一定光譜范圍內單位曝光量的輸出信號電壓電流。也相當于投射在光敏元上的單位輻射功率所產生的電壓電流。
轉移效率:轉移效率是指電荷包在進行每一次轉移中的效率,即電荷包從一個柵轉移到下一個柵時,有部分的電荷轉移過去,余下的部分沒有被轉移,由于光電開關的CCD信號電荷包大都要經歷上千次的轉移,即使值幾乎接近1,但其總效率往往仍然很低。例如,如果轉移效率為0.999,轉移2000次,總效率只有0.135。S0009CCD的轉移效率為0.9999。平均轉移2000次,總效率為0.98。
不均勻度:CCD成像器件不均勻性包括光敏元不均勻和CCD不均勻。一般CCD是近似均勻的,即每次轉移效率是一樣的。光敏元響應不均勻是由于工藝過程及材料不均勻引起的,不均勻度是影響像素提高的因素,也是成品率下降的重要原因。CCD的成品率一般不足50%
線性度:線性度是指在動態(tài)范圍內,輸出信號與曝光量關系是否成直線關系。通常在弱信號和接近滿阱信號時,線性度比較差。在弱信號時,噪聲影響大,信噪比低;在接近滿阱信號時,耗盡層變窄,使量子效率下降,靈敏度降低,使線性度變差。
動態(tài)范圍/采樣精度。上限取決于光敏元勢阱容量,下限取決于CCD能分辨的最小信號,即等交往噪聲信號:動態(tài)范圍=光敏元滿阱信號/等效噪聲信號。
采樣精度是指輸出電荷經A/D轉換成數字信號的位bit數。采樣精度越高,層次越多,圖像越細膩�,F(xiàn)在數碼單反相機采樣精度為12bit/s。采樣精度影響到顏色層次過渡細膩程度,動態(tài)范圍則影響到整個圖像表達明暗動態(tài)范圍。
CCD從結構上分為線陳CCD和面陳CCD兩大類,從受光方式分為正面光照和背面光照兩種。線陳CCD有單溝道和雙溝道兩種信號讀出方式,其中雙溝道信號讀出方式的信號轉移效率高。面陳CCD的結構復雜,常見的有幀轉移FTCCD、全幀轉移FFTCCD、隔列內線轉移IITCCD、幀內線轉移FITCCD、累進掃描內線轉移PSITCCD等。 |