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奥林巴斯显微镜成像,全帧CCD结构

2013-12-02  发布者:admin 

 全画幅电荷耦合器件(CCD)具有高密度能够产生数字图像与当前可用的最高分辨率的像素阵列。 这种流行的CCD架构已经被广泛由于设计简单,可靠性和易于制造的采用。

在图1中给出的全帧CCD图纸所示的像素阵列由一个并行移位寄存器,其上的图像由摄像机镜头的光学装置投射或显微镜的光学系的。 在这种配置中,所有的像素阵列中的光电二极管的共同充当图像平面中,并可在曝光期​​间内检测到的光子。 总图像的微型部分被包含在每个象素单元,它包括四个光电二极管被屏蔽用红色,绿色和蓝色的彩色滤光片。 在图1的上部呈现的图像是单个像素单元的一个实际的高倍率显微照片。

后的光子组成图像已收集由所述像素元件和转换成电势时,CCD通过一次以并行的方式,一排移的行图像信息,到串行移位寄存器(图示为一系列经历读出在像素阵列的底部灰度元素)。 串行寄存器然后依次移位的图像信息中的每一行以一个输出放大器作为一个串行数据流。 所有积分的电荷必须被同步输出的串行寄存器之前的图像数据的下一个平行线可以被转移到水平阵列。 重复整个过程,直到图像数据的所有行已被引导到输出放大器和从芯片到一个模拟 - 数字信号转换器的集成电路。 图像以数字形式重建得到最终的照片或显微照片。

全帧CCD结构具有什么被称为100%的填充系数 ,这意味着在整个象素阵列被用来暴露于被成像的对象中检测到传入的光子。 全画幅像素阵列的大小往往是基于2的幂(512×512,768×768或1024×1024像素)来简化阵列和图像处理算法的内存映射。 这种类型的CCD的一般有方形像素尺寸,以避免图像失真,并制作与像素尺寸范围从7到最多可包含600万像素的阵列24微米。 由于该像素阵列用于两个图像的检测和读出时,机械快门或同步闪光灯照明方案的事实,必须使用以防止涂抹于大多数的曝光时间。 当光电二极管中并行读出寄存器被连续照亮,并且将通过平行阵列被定向在电荷传输的方向发生污迹。 在Fluroescence显微镜,在图像积分时间大大超过了寄存器读出速率,涂片可能变得微不足道。

图像数据的传输速率是由输出放大器的带宽和模拟 - 数字转换器的转换速度的限制。 读出速率可以显着地提高了细分的象素阵列成更小的,但相同的子阵列,然后可以同时读取。 然后通过收集,进行解码,并重新格式化原始图像外部视频处理器电路进行图像重建。

前台和后台照明方案已与全画幅的CCD架构已经成功运用,虽然从背照式设备通常提供更高的量子传输的产量。 入射的光子转换为电荷(集成)以更高的效率,因为光从背面进入CCD硅衬底,绕过穿过该毛毯的光敏感的光电二极管的半导体栅极区的必要性。 最近,新的CCD技术已经引入了适用的材料,如铟锡氧化物栅的制造在努力使该门对光更敏感,从而有助于提高量子效率并省去了背面照明。