一、什么是CCD
工业内窥镜CCD称为电荷耦合器件（Charge Coupled Device），它是上世纪70年代初受磁泡存储器的启发，作为MOS技术的延伸而产生的半导体器件，它是一种图像传感器。
CCD由光电效应产生的电荷转移驱动方式分为二相、三相及四相，目前我们所用的CCD均为四相驱动转移方式。
二、CCD的特性
CCD图像传感器的特性一般包括光谱特性、分辨率、暗电流、灵敏度和动态范围等。
1.光谱特性
CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱可延伸至红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明，也能使CCD图像传感器清晰地成像。
1.1CCD的光谱响应范围
CCD器件的光谱响应范围宽于人眼的视觉范围，一般在0.2~1.1µm的波长范围内。特种材料的红外CCD 的波长响应可扩展到几微米，即CCD 的光谱响应范围从远紫外，近紫外，可见光到近红外区，甚至到中红外区。
1.2人眼的视觉范围
光波的波长范围从几纳米到1 mm，即10-9 ~10-3m，而人眼的感光范围只在0.38~0.78 μm的范围。
2.分辨率
分辨率是CCD的最重要的特性，一般用器件的MTF（Modulation Transfer Function）即调制转移函数来表示。
需要说明的是，CCD芯片的分辨率与后面提到的CCD摄像机的分辨率的定义是不同的。
3.暗电流
暗电流产生的主要原因在于CCD器件本身的缺陷，而且这种器件本身还使得暗电流的产生也不均匀。暗电流限制了器件的灵敏度、信噪比和动态范围。暗电流的大小与温度的关系极为密切，温度每降低100C，暗电流约减少一半。
4.灵敏度和动态范围
CCD的灵敏度一般用最低照度表示，所谓灵敏度高就是要求在很低的照度下也能输出较为清晰（轮廓）的图像。
动态范围是势阱中可存储的最大电荷量和噪声决定的最小电荷量之比。
CCD势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于CCD电极面积及器件结构，时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素。
5.弥散现象（Blooming）
由于CCD势阱对光信号电荷的收容能力有一定的限度，所以，当高照度光局部地照射CCD单元时，电荷量将从势阱溢出，并流入邻近势阱，光产生的图像就会失真，这就是弥散现象。
6.噪声
CCD的噪声源主要有以下几种：
①电荷注入器件产生的噪声;
②电荷转移时,电荷量波动产生的噪声;
③电荷读出时的噪声。 |
