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【5】6.6 面阵CCD摄像器件的特性分析(P129-6.6) 6.6.1 分辨率：像素越小，分辨率越高，但灵敏度降 设面阵CCD横向空间有正弦分布光强信号(空间频率f信,板书┅)成像。被复盖像元每元对正弦波成像空间抽样一次（空间抽频fs）。 由奈氏抽样定理，为抽样保留光强分布基本特征信息，一周空间至少须抽样2次，即信号频率2f信≤fs，或像元宽最大为1/（f信× 2 ）即比分布信号周期之半 略小 ；它是该CCD上限分辨率。 取样后频谱图问题：欲提高分辨率，fs↑→谱宽↑（向高端扩展）（图6-41），基带、边带混迭，出 现低频干涉条纹干扰，即混迭干扰。 解决办法：取样后幅频方程(P129式6-1) 光敏 元宽τs，取样周期即像素宽Ts（一彩像 素三元）,n=Ts/τs=1时包络达第一零点， 孔径光阑限高频通(包络第一节点) 使谱幅 降，混干增。要混干少, 幅降（灵敏度降） 小，可取某最佳相对值n，减小混干，又提高分辨率。 6.6.2 输出电流/压灵敏度 （1）概念： 单位光照功率产生的输出信号电流（mA/W）；或考虑积分效应的输入单位曝光量产生的输出信号电压（mv/lx﹒s） （2）影响灵敏度的因素： ① 开口率：定义有效感光面积/光照总面； ② 结构、材料：像元大小、电极形式和材料特性； ③ 噪声：CCD内部噪声。 （现代CCD改进已达60dB） （3）滤波处理 前置光学低通滤波（OLPF－P130图6－42，纯光学问题，自阅），限制空间抽频向高端扩展，减小频谱混迭干扰。 （2）折中选择 元密度大，分辨率高，但混迭干扰加重、灵敏度降，须折中处理：τs的选择，空间抽样频率接近PPT前页图中的fs/2 （2）电子束扫描/像敏单元构成靶面，正面成像转换，背面扫描读取 （2）电子束扫描/像敏单元构成靶面，正面成像转换，背面扫描读取 6.6.3 动态范围和噪声 （1）动态范围 取决于势阱能收集的最大电荷量，与受噪声限制的最小电荷量之差。减小分布电容、优化片上放大器尺寸等，已达1000； （2）噪声 与CCD结构、电极加压大小、时钟驱动方式有关。 6.6.4 暗电流： 热激发产生的电子－空穴对，工艺缺陷处呈现峰值，相应图像上有一固定干扰图形。改进工艺克服。 6.6.5 光谱灵敏度 （P132图6-43：a、FIT（制作、集成与测试）新工 艺CCD光谱特性，接近人眼；b、MS（军标）PbO特性。 新工艺制造CCD已接近 最近于人眼视觉的PbO。因 CCD红响应偏强，需滤红 。 6.6.6 高亮度特性 现代FIT（制作、集成与测试）技术，控制壁垒 消长能使势阱多余电荷自动泄放掉，静/ 动像不致因开花而产生垂直拖影/彗尾。 6.7 面阵CCD电荷积累时间与电子快门 6.7.1 电荷积累(前后两/多行同元电荷相加积累输出，提高灵敏度)时间 （1）场积累方式：只在同一输出场扫正程期间，时空相邻的两行积累（最大场积累时间18.4ms ≈20ms-PAL制），适合拍动像； （2）帧积累隔行方式:LAL制隔行扫描，奇/偶数场电荷只能与隔行的奇/偶2场积累、合帧输出，故最大积累时间为两场相加（2× 20＝40ms）。垂直分辨率提高，适合拍高分辨静像。 6.6.7 拖影（Smear）效应 在CCD积分电荷转移过程中，出现渗漏、穿透，使图像模糊、对比度下降。通过测试补偿、巧设驱动和工艺改进消除。 6.8 MTV－2821CB黑白摄像机－ “帧累积效应”用于低光照 6.8.1 电路基本工作原理 CCΙR039DLA是隔列转移 面阵，垂传四相、平传二相 驱动脉冲。最后经白电平平 衡（B/W信号处理）电路输出 。 6.7.2 电子快门工作原理 (1)概念：为解决CCD摄像机拍高速动像易模糊问题，要求用电脉冲控制缩短曝光时间（或只取某段时间积分电荷，其余电荷泄放掉），与显示扫描协调。 (2)方法：需要泄放时，在势阱衬底加正 脉冲，势垒消失，不能积累电荷；需要 积累时，撤除正脉冲，势垒恢复。 电子快门时间针对不同运用场合设定。 CCD结构原理、片脚功能见（P135 表6－8）。 6.8.2 MTV-2821CB/CA特性参数 （见次页PP P136表6－9） 6.8.3 主要性能、特点 及设置 （1）高成像质量： 44万有效象素，1/2英寸 面阵CCD，水平/垂直分 辨率高达600/350电视线； （2）多样式时钟输 出； （3）电子快门：最 快速度1/10000s，清晰 显示高速动像； (表6-9分2段显示) （4）γ(教案P5-5下注1)值切换：γ→0.45，图像层次丰富,适合观看；