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CCD摄像机的填充比和势阱容量

   在CCD摄像机中,其动态范围、灵敏度和信噪比是互相影响的三个指标,它们从三个不同的角度来反映CCD摄像机的性能。而填充比(Fill Factor)和势阱容量(Well Capacity)是与相机动态范围相关的重要参数。

 

填充比(Fill Factor):

    在一个像元所占有的整个区域内,对入射光敏感的区域只占总区域的一部分,光敏感面积和像元总面积之比即为填充比。这是因为在一个像元区域内,除对入射光敏感的区域外,尚有与敏感区相配合的单元,例如在隔行转移型(ILT)结构的CCD中,每一个像元都有一个模拟移位寄存器和一个转移栅与光敏二极管放在一起,用来转移光敏区的电荷,如下图所示。这部分非光敏区域被不透光的薄膜所覆盖,使其不受外来光线的打扰。由于CCD的灵敏度是和填充比成正比的,所以填充比直接反映了CCD的灵敏度。

 

用透镜增加填充比

 

    为了充分扩大低填充比CCD的有效的受光面积,特别是在ILT结构中,使用一个微小的凸透镜盖在每一个像元上,如上图中右边部分所示,以便增加有效的填充比例。但是,这种微小的透镜对紫外线部分有较大的衰减。

 

势阱容量(Well Capacity)

    这是像元光敏二极管势阱收集并保存电荷的容量的一个参数,势阱容量给出了CCD对强光源无饱和感应的能力,同时给出了CCD动态范围的上限。一般情况下,像元面积和填充比例越大,CCD灵敏度越高,势阱容量也越高。所以势阱容量是一个很重要的参数,它是CCD动态范围的决定性因素之一。