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奧林巴斯顯微鏡行間轉移CCD結構

2014-10-27  發布者:admin 

行間電荷耦合器件架構的設計來補償多的幀轉移的CCD的缺陷。這些裝置是由裝有一個單獨的光電二極管和相關聯的並行讀出CCD存儲區域到每個像素元件的混合結構。這兩個區域的功能是由放置在光的金屬掩模結構分離屏蔽並行讀出用CCD元件。

像素的遮蔽區位於沿著橫穿的CCD的垂直軸的長度在一個交替平行陣列的光電二極管元件。陣列中的光電二極管包括圖像平麵和收集由照相機或顯微鏡鏡頭投射到CCD表麵入射的光子。後的圖像數據已經被收集並通過圖像陣列轉換成電勢,該數據然後被迅速地移動在一個平行轉移至每一像素元件的相鄰的CCD的存儲區域。所述像素元件的所述存儲部被示為覆蓋相鄰於每個CCD上的紅,綠和藍色發光二極管元件的不透明掩模灰度元素的群集。這些像素元件相結合,形成了從串行移位寄存器到陣列網格的頂部運行的垂直列。含有兩個光電二極管和CCD元件上以四個像素陣列的放大圖顯示在圖1的上部。

奧林巴斯顯微鏡成像全幀和幀傳輸的體係結構,行間傳輸CCD的通過一次在一個平行的方式移動的行的圖像信息的,1行至串行移位寄存器進行讀出。串行寄存器然後依次移位的圖像信息的每一行的輸出放大器作為一個串行數據流。重複整個過程,直到圖像數據的所有行被轉移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。在數字格式的圖像重建產生最終的照片或顯微照片。 

在其中並行存儲陣列正被讀取的期間,圖像陣列是忙碌積分的電荷用於下一個圖像幀中,類似於幀轉移的CCD的動作。這種結構的一個主要優點是行間傳遞裝置,以無快門或同步的選通操作,從而允許提高設備的速度和更快的幀速率的能力。圖像的“拖影”,一個共同的問題,幀轉移的CCD,也與行間掃描CCD架構降低,因為迅速的速度(隻有一個或幾個微秒),其中圖像轉移發生。缺點包括一個較高的單位成本,以產生切屑與更複雜的體係結構,和一個較低的靈敏度,由於減少在光敏區域存在於各像素點。這個缺點可以通過在光電二極管陣列複合微透鏡(或小透鏡)的摻入可以部分地克服以增加光進入每個元素的量。與微透鏡的增強的隔行裝置通常從約20%-25%增加光學填充係數超過75%,顯著地提高器件的量子效率淨,在可見光波長區域內。 

行間轉移CCD的經驗,抽樣誤差所引起增加到減少的光圈大小。此外,入射的光的一部分會滲透到CCD的垂直寄存器,特別是在明應用顯微鏡燈強度由試樣不減。一些隔行掃描CCD設計經驗圖像“滯後”,作為與從光電二極管轉移電荷向CCD存儲區域相關聯的電荷轉移時間常數的延遲的結果。這個傳輸延遲產生的殘餘電荷留在添加到下一個幀中的光電二極管,產生一個“殘像”偽影。較新的空穴積累電荷耦合器件能夠完成轉移,從而消除了圖像滯後。




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