面阵CCD传感器下图所示为线阵CCD传感器扩展为全帧转移型面阵CCD传感器的基本原理。光在光电探测器中转换为电荷,电荷按行的顺序转移到串行读出寄存器,然后按与线阵CCD传感器相同的方式转换为视频信号。
在读出过程中,光电传感器还在曝光,仍有电荷在积累。由于上面的像素要经过下面的像素移位移出,因此,像素积累的全部场景信息就会发生拖影现象。为了避免出现拖影,必须加上机械快门或利用闪光灯,这是全帧转移型面阵CCD传感器的最大缺点。其最大的优点是填充因子(像素光敏感区域与整个靶面之比)可达100% ,这可使像素的光敏度最大化以及图像失真最小化。
为了解决全帧转移型面阵CCD传感器的拖影问题,可在全帧转移型传感器的基础上加上用于存储的传感器,在这个传感器上覆盖金属光屏蔽层,构成帧转移型面阵CCD传感器,如图所示。对于这种类型的传感器,图像产生于光敏感传感器,然后转移至光屏蔽存储阵列,在空闲时从存储阵列中读出。
由于两个传感器间的转移速度很快,因此拖影现象可以大大减少。帧转移型CCD传感器的最大优点是其填充因子可达100%,而且不需要使用机械快门或闪光灯。但是,在两个传感器间传输数据的短暂时间内图像还是在曝光,因而还是有残留的拖影存在。帧转移型CCD传感器的缺点是其通常由两个传感器组成,因此成本高。
由于高灵敏度和拖影等特征,全帧转移型CCD传感器和帧转移型CCD传感器通常用于曝光时间比读出时间长的科学研究等应用领域。
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