数码相机的CCD前端系统方案

CCD(电荷藕合组件) 　　因不同种类的工作需求，业界发展出不同的类型的CCD：Line(线型)，Interline(扫描)， Full-Frame(全景)和Frame-Transfer(全传)。线型CCD是以一维感光点构成，通过步进马达扫描图像，由于照片是一行行组成，所以速度较二维的数码相机来得慢，这种CCD大多用在平台式扫描仪上。扫描型的CCD曝光后所产生的电荷都被转移到附近的移位寄存器，通过垂直传送向下转移到底部，按一定排序输出，它的优点在于曝光后即可将电荷储存在寄存器，继续拍照速度较快， 缺点是寄存器占用了感光面的面积， 相应地牺牲了动态范围，这种CCD成本较低，多用在监视器、拍照 在数码摄影领域，CCD（Charge-Coupled Device）是一种重要的图像传感器技术，它负责捕捉并转换光信号为电信号。根据不同的应用需求，CCD有四种主要类型：Line（线型）、Interline（扫描）、Full-Frame（全景）和Frame-Transfer（全传）。 1. **线型CCD**：这种类型主要应用于平台式扫描仪，由一维感光点构成，通过步进马达逐行扫描图像。由于逐行读取，其速度比二维的数码相机慢，但适合处理长条形的图像。 2. **Interline（扫描）CCD**：曝光后产生的电荷被转移到移位寄存器，然后按顺序垂直输出。这使得它可以快速连续拍照，但由于寄存器占用了感光面积，动态范围受到牺牲，常见于监视器、拍照手机和低端数码相机。 3. **Full-Frame（全景）CCD**：无寄存区设计，利用整个感光区域，增加了感光面积，适用于长时间曝光。然而，由于必须使用机械快门，连续拍照能力受限，主要用于专业级相机。 4. **Frame-Transfer（全传）CCD**：结合了扫描和全景两种类型的特点，感光区和存储区分开，曝光后能快速将电荷转移到存储区，允许连续拍照，并且可以使用电子快门。这种设计兼顾动态和静态拍摄，大多数数码相机选择使用这类CCD。 在CCD的工作过程中，电子快门扮演重要角色，控制像素的曝光时间。CCD内部结构包括垂直寄存器和水平寄存器，通过不同的驱动脉冲将电荷传输并最终转换成电压信号输出。CDS（相关两次取样）技术则用于消除暗电流的影响，通过取样前后的电压差得到真实的图像信号。 在实际的电路设计中，时序发生器和模拟信号处理器（AFE IC）共同协作，通过设定和控制CCD的工作模式、快门速度以及信号处理参数，确保图像数据准确无误地传输给DSP进行进一步处理。例如，文中提到的一款7百万像素的数码相机，采用SHARP的RJ23U3BA0FT CCD传感器和LR38678 CDS芯片，以实现高分辨率和视频模式的支持。 CCD前端系统方案的选择和优化对数码相机的性能至关重要，包括图像质量、响应速度、动态范围和成本效益等方面。了解这些基本概念有助于理解数码相机的工作原理，也能为设计和改进相机系统提供理论基础。