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奧林巴斯顯微鏡成像,全幀CCD結構

2013-12-02  發布者:admin 

 全畫幅電荷耦合器件(CCD)具有高密度能夠產生數字圖像與當前可用的最高分辨率的像素陣列。 這種流行的CCD架構已經被廣泛由於設計簡單,可靠性和易於製造的采用。

在圖1中給出的全幀CCD圖紙所示的像素陣列由一個並行移位寄存器,其上的圖像由攝像機鏡頭的光學裝置投射或顯微鏡的光學係的。 在這種配置中,所有的像素陣列中的光電二極管的共同充當圖像平麵中,並可在曝光期​​間內檢測到的光子。 總圖像的微型部分被包含在每個象素單元,它包括四個光電二極管被屏蔽用紅色,綠色和藍色的彩色濾光片。 在圖1的上部呈現的圖像是單個像素單元的一個實際的高倍率顯微照片。

後的光子組成圖像已收集由所述像素元件和轉換成電勢時,CCD通過一次以並行的方式,一排移的行圖像信息,到串行移位寄存器(圖示為一係列經曆讀出在像素陣列的底部灰度元素)。 串行寄存器然後依次移位的圖像信息中的每一行以一個輸出放大器作為一個串行數據流。 所有積分的電荷必須被同步輸出的串行寄存器之前的圖像數據的下一個平行線可以被轉移到水平陣列。 重複整個過程,直到圖像數據的所有行已被引導到輸出放大器和從芯片到一個模擬 - 數字信號轉換器的集成電路。 圖像以數字形式重建得到最終的照片或顯微照片。

全幀CCD結構具有什麽被稱為100%的填充係數 ,這意味著在整個象素陣列被用來暴露於被成像的對象中檢測到傳入的光子。 全畫幅像素陣列的大小往往是基於2的冪(512×512,768×768或1024×1024像素)來簡化陣列和圖像處理算法的內存映射。 這種類型的CCD的一般有方形像素尺寸,以避免圖像失真,並製作與像素尺寸範圍從7到最多可包含600萬像素的陣列24微米。 由於該像素陣列用於兩個圖像的檢測和讀出時,機械快門或同步閃光燈照明方案的事實,必須使用以防止塗抹於大多數的曝光時間。 當光電二極管中並行讀出寄存器被連續照亮,並且將通過平行陣列被定向在電荷傳輸的方向發生汙跡。 在Fluroescence顯微鏡,在圖像積分時間大大超過了寄存器讀出速率,塗片可能變得微不足道。

圖像數據的傳輸速率是由輸出放大器的帶寬和模擬 - 數字轉換器的轉換速度的限製。 讀出速率可以顯著地提高了細分的象素陣列成更小的,但相同的子陣列,然後可以同時讀取。 然後通過收集,進行解碼,並重新格式化原始圖像外部視頻處理器電路進行圖像重建。

前台和後台照明方案已與全畫幅的CCD架構已經成功運用,雖然從背照式設備通常提供更高的量子傳輸的產量。 入射的光子轉換為電荷(集成)以更高的效率,因為光從背麵進入CCD矽襯底,繞過穿過該毛毯的光敏感的光電二極管的半導體柵極區的必要性。 最近,新的CCD技術已經引入了適用的材料,如銦錫氧化物柵的製造在努力使該門對光更敏感,從而有助於提高量子效率並省去了背麵照明。



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