圖像傳感器學(xué)問(wèn)多 解析監(jiān)控?cái)z像機(jī)冷CCD

什么是冷CCD相機(jī)？這個(gè)話題要從CCD講起，所謂CCD是charge-coupleddevice(電荷耦合器件的縮寫(xiě))，它的作用便是能將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電荷量，并通過(guò)電荷量的不同來(lái)表示光信號(hào)的不同。

CCD由貝爾實(shí)驗(yàn)室于1969年研制發(fā)現(xiàn)，sony中央研究院于同年12月在其基礎(chǔ)上展開(kāi)了大規(guī)模的研究。并成功于1980年開(kāi)始商品化，正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。CCD圖像傳感器開(kāi)始正式進(jìn)入人們的生活并影響到人們的方方面面。

由CCD的作用我們可以知道，光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，第一步就是要有足夠的光信號(hào)，第二是在轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的時(shí)候要保證各個(gè)像素點(diǎn)的轉(zhuǎn)化效率一致無(wú)噪聲，這樣我們就可以得到一幅完美的圖像。

但是在實(shí)際拍攝的時(shí)候我們往往得不到理想強(qiáng)度的光信號(hào)(如熒光和化學(xué)發(fā)光拍攝)，這時(shí)候就要求對(duì)光子信號(hào)進(jìn)行累積而得到足夠強(qiáng)的光信號(hào)。作為一個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置，其材料和物理特性都是不可能是理想化的，因此傳感器的內(nèi)部和表面不可避免的含有雜質(zhì)，由于熱激發(fā)，雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生電子，同樣被電子阱捕獲，而成為電荷量從而破壞其光電轉(zhuǎn)換的效率，破壞產(chǎn)生的圖像，我們稱這種噪聲為暗電流噪聲。而雜質(zhì)熱激發(fā)產(chǎn)生的電子數(shù)目與時(shí)間有關(guān)，因此在對(duì)弱光拍攝，對(duì)光子信號(hào)進(jìn)行累積的時(shí)候，暗電流噪聲就會(huì)很明顯。如何降低暗電流也就成了弱光拍攝中最重要的一環(huán)。由暗電流的產(chǎn)生原因我們可以知道，溫度是最主要的原因，因此科學(xué)家們就將ccd進(jìn)行制冷讓它工作在較低的溫度中，從而減少暗電流產(chǎn)生，提高了長(zhǎng)時(shí)間弱光拍攝圖像的信噪比。這種有制冷模塊的CCD，我們就稱做為冷CCD。相比于普通CCD，冷CCD有著更少的暗電流，更高的信噪比，能拍攝出理想的熒光或化學(xué)發(fā)光圖案。