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Métodos de transferencia de carga de CCD
CCD*** tiene tres métodos de transferencia de carga, a saber, el método de transferencia de trama (FT), el método de transferencia entre líneas (IT) y la transferencia entre tramas. (AJUSTAR) forma.
1) Modo de transferencia de cuadros (FT)
Los CCD que funcionan en modo FT son los más simples en estructura y los más fáciles de fabricar. El CCD FT se consideraba una muy buena estructura CCD en los primeros años. Aunque su tamaño es el doble de su área fotosensible, su rendimiento ha mejorado en muchos aspectos en comparación con el tubo de la cámara fotoeléctrica.
La matriz de arriba se utiliza para recibir imágenes ópticas, por lo que es donde se concentra una gran cantidad de carga. Los píxeles de esta matriz están diseñados para desplazarse verticalmente. Durante el período de supresión vertical, todas las cargas de la imagen se transfieren lo más rápido posible a la matriz subyacente, que está cubierta por un material protector contra la luz. Este proceso de transferencia de carga elimina todas las cargas de la matriz de imagen, lo que permite que comience nuevamente un nuevo proceso de concentración de carga.
Durante el período de supresión horizontal del siguiente proceso de escaneo vertical, la matriz no fotosensible que se encuentra debajo continúa transfiriendo la carga en una línea horizontal hacia abajo hasta el registro de lectura más bajo. Durante un escaneo horizontal, un reloj de registro de lectura transfiere secuencialmente cargas que representan diferentes píxeles horizontalmente a una puerta de salida. Aquí la carga se convierte en una señal de vídeo.
Vale la pena mencionar que dado que la imagen formada por la lente óptica es una imagen real que está al revés y de izquierda a derecha, los píxeles en la esquina inferior derecha de la matriz fotosensible en realidad corresponden a los objetos en la esquina superior izquierda de la escena. Entonces, una vez finalizada la supresión vertical, primero se lee la carga generada por el píxel en la esquina inferior derecha.
Además, la acumulación de carga en el píxel está relacionada con el momento en que la luz brilla sobre la matriz. Incluso durante el proceso de transmisión vertical durante el período de supresión vertical, una pequeña parte de la acumulación de carga en el píxel. Se producirá un píxel, por lo que se producirá el fenómeno de cola vertical. El período de supresión vertical equivale aproximadamente al 6% de todo el proceso de acumulación de carga, pero la cola causada por el resaltado es mayor al 6%. Aparece como una línea vertical superior e inferior que pasa por el punto resaltado. El tailing es un problema grave para los CCD en modo FT.
La única forma de evitar por completo la cola de transmisión es mantener la luz durante la transmisión vertical. Esto se puede lograr mediante un obturador mecánico en la cámara, que de hecho se encontraba en las primeras cámaras que usaban CCD en modo FT. Sin embargo, los dispositivos mecánicos no son adecuados para cámaras totalmente electrónicas. Además, el desarrollo de CCD en otras estructuras se puede utilizar para prevenir la aparición de colas de transmisión.
2) Modo de transferencia entre líneas (IT)
La matriz fotosensible y la matriz de almacenamiento se cruzan en una sola matriz. Esta estructura CCD se denomina modo de transferencia entre líneas IT. En esta estructura, cada píxel contiene dos celdas CCD paralelas, una de las cuales se usa para detectar la luz, mientras que la otra celda bloqueada se usa para formar un registro de desplazamiento vertical. Durante el período de supresión vertical, la carga generada por la celda fotorreceptora de cada píxel se transfiere horizontalmente a la celda de registro de desplazamiento vertical adyacente, y luego el registro de desplazamiento vertical transfiere estas cargas a la celda de lectura horizontal más baja en una secuencia de reloj fuera del registro. y finalmente salida a través de la puerta de salida para generar una señal de video.
Dado que el registro de desplazamiento vertical protegido contra la luz está ubicado dentro del área de imagen, la mitad de la energía luminosa que incide sobre el CCD se pierde, lo que resulta en una pérdida de sensibilidad del 50% o más. Debido al alto rendimiento del CCD en fotosensibilidad, este problema no parece ser tan grave. Además, este aumento en el espaciado de las partes fotosensibles mejora en realidad el rendimiento del CCD en términos de valor MTF.
La transferencia de carga desde las células fotorreceptoras a las células de registro de desplazamiento vertical es un proceso muy simple y es poco probable que cause cola. Toda la transmisión vertical ocurre bajo protección de luz, por lo que las colas de transmisión se eliminan efectivamente en los CCD en modo IT. Sin embargo, todavía existe un fenómeno similar en el área de resaltado, aunque es mucho más bajo que el nivel de resaltado requerido para producir manchas en un CCD en modo FT. Este fenómeno se llama manchas verticales. Generalmente es causado por las siguientes razones: algunas fugas de luz desde la periferia de la celda de registro de desplazamiento vertical; o la luz de onda larga, como la luz roja, penetra profundamente en la capa inferior para generar cargas, y estas cargas se transfieren al desplazamiento vertical en el registro. El manchado vertical también produce líneas verticales por encima y por debajo del punto de resaltado, muy parecido al manchado de transmisión producido en un CCD en modo FT, pero el nivel de resaltado requerido para producirlo es mucho menor.
3) Método de transferencia entre líneas de trama (FIT)
El método de transferencia entre líneas de trama (FIT) es una combinación de conceptos de FI y TI. Es el mejor método para la estructura CCD actual. Se utiliza mucho en cámaras de televisión de alta calidad.
Funciona igual que IT durante la acumulación de carga, pero todas las cargas de píxeles se mueven al registro de desplazamiento vertical al comienzo del período de supresión vertical. A medida que avanza la supresión vertical, estas cargas se transfieren rápidamente a la mitad inferior del registro de almacenamiento protegido contra la luz. Este proceso de transferencia es tan rápido que el llamado fenómeno de cola vertical es completamente insignificante.
Durante el escaneo de líneas, la carga de píxeles de cada línea se transfiere al registro de lectura de la misma manera que el CCD en modo FT.
La ganancia es el factor de amplificación. Hay un amplificador de video dentro de la cámara que amplifica la señal del CCD a un amplificador de video estándar. Sin embargo, en un ambiente bien iluminado, el amplificador se sobrecargará y distorsionará la señal de video. Cuando el interruptor está en AGCH, la apertura de la lente se abre completamente en condiciones de bajo brillo y la ganancia aumenta automáticamente para obtener una imagen clara. Cuando el interruptor es AGCL, se pueden obtener imágenes naturales y con poco ruido con un brillo bajo.
Relación señal-ruido: cuando la cámara captura una escena brillante, la imagen que se muestra en el monitor suele ser más brillante y es difícil para el observador ver el ruido de interferencia en la imagen; la cámara captura una escena más oscura, la imagen mostrada por el monitor es relativamente oscura y los observadores pueden ver fácilmente ruidos de interferencia similares a copos de nieve en la imagen. La intensidad del ruido de interferencia está directamente relacionada con el índice de relación señal-ruido de la cámara. Es decir, cuanto mayor sea la relación señal-ruido, menor será el impacto del ruido de interferencia en la imagen. La relación señal-ruido es la relación entre el voltaje de la señal y el voltaje del ruido, generalmente representado por el símbolo s/n. Dado que en circunstancias normales el voltaje de la señal es mucho mayor que el voltaje del ruido, la relación es muy grande y la unidad de relación señal-ruido se expresa en db. Generalmente, el valor de la relación señal-ruido proporcionado por la cámara es el valor cuando el AGC (control automático de ganancia) está apagado, porque cuando se enciende el AGC, la pequeña señal aumentará, lo que provocará que aumente el nivel de ruido. respectivamente. El valor típico de la relación señal-ruido es de 45~55 dB. Si es de 50 dB, la imagen tiene una pequeña cantidad de ruido, pero la calidad de la imagen es buena, si es de 60 dB, la calidad de la imagen es excelente y no hay ruido. aparece.
Nivel de ruido: mirar hacia arriba.
La sensibilidad se refiere a la iluminación mínima de la superficie objetivo requerida para obtener el nivel de señal especificado cuando la apertura de la lente es de un tamaño determinado. Por ejemplo: usando una lente F1.2, cuando la iluminación de la superficie del sujeto es 0.04Lux, la amplitud de la señal de salida de la cámara es 350mv, que es el 50% de la amplitud máxima, entonces se dice que la sensibilidad de esta cámara ser 0,04 lux/F1.2. Si la iluminación de la superficie del sujeto es baja, en la pantalla del monitor aparecerá una imagen oscura con niveles difíciles de distinguir. Según la experiencia, generalmente es más apropiado seleccionar una cámara cuya sensibilidad sea 1/10 de la iluminación de la superficie del sujeto.