面阵CCD的体系结构

从前文可知，获取一幅图像的过程包括图像获取（曝光）和图像读出。因此，根据CCD感光单元（像素）和读出电路布局的不同，主要有3种不同的体系结构。

1.         隔列转移（Interline-Transfer）

像素与转移单元交替排列。像素曝光结束后，将电荷包转移到转移单元，可迅速开始下一次曝光。曝光期间，转移单元将电荷包转移到水平移位寄存器，再读出。

优点：由于电荷包的读出和下一帧的曝光可同时（并行地）进行，因此这种体系结构帧率较高。

缺点：相同面积的CCD芯片，感光面积只有一半。

2.         帧转移方式：Frame-Transfer

将整个CCD芯片一分为二，一半作为感光区，一半作为暂存区。感光区曝光结束，电荷包被迅速移动到暂存区。感光区可迅速进行下一次曝光，曝光期间，读出暂存区。

优点：由于电荷包的读出和下一帧的曝光可同时（并行地）进行，因此这种体系结构帧率较高；

缺点：相同面积的CCD芯片，感光面积只有一半。

3.         全帧式转移（Full-Frame Transfer）

整个CCD芯片都是光敏区。曝光结束后，在时序信号的驱动下，每行像素同时向下移动（这是每个像素有多个栅极的原因）。如下图，最下面的一行像素R4的电荷包移入水平移位寄存器。之后，水平移位寄存器像素再逐个向右移出，被放大（或不放大），再进行模拟-数字化转换，变成数字量，送入计算机处理。水平移位寄存器的像素移出完毕后，再同时移动每行像素，R3行像素移入水平移位寄存器，…。直到所有像素电荷包被移出，可以进行下一次曝光。

    读出时间：最上面的一行需移动4次，才到水平移位寄存器；因此读出时间Readout Time为：

优点：芯片面积利用率高

缺点：全帧式相机曝光和读出交替进行，因此对帧率有所限制。此外，为了避免读出期间受外界光照的影响，需要有外部快门的配合，屏蔽入射光。

如使用外部机械快门，因机械快门的打开和关闭需要时间，因此全帧式相机获取一帧图像所需要的时间包括三个部分：快门开闭时间+曝光时间+读出时间。

Grateyes CCD相机都是全帧式相机，为了与外部快门（或光源开闭）配合，Greateyes相机提供了相应的信号接口，可通过外部信号触发曝光，曝光期间也会输出相机正在曝光（正忙）的信号。

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