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凝膠成像CCD和與CMOS的區別

  • 發布日期:2019-03-22      瀏覽次數:1945
    • 每個(ge) 公司生產(chan) 的凝膠成像從(cong) 結構上看都是差不多的,都可以用於(yu) DNA/RNA/蛋白質等凝膠電泳不同染色(如EB、考馬氏亮藍、銀染)等非化學發光成像檢測分析,主要區分看凝膠成像的靈敏度與(yu) 分辯率,要想拍出的圖像質量好主要是取決(jue) 於(yu) CCD的尺寸、像素,還有成像的一個(ge) 軟件功能。
      關(guan) 於(yu) CCD的介紹:
      一:CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫(xie) ,它是一種半導體(ti) 成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體(ti) 積小、壽命長、抗震動等優(you) 點。
      (1)CCD尺寸與(yu) 圖像質量
      CCD尺寸是影響其成像表現力的一個(ge) 硬指標,是指CCD對角線的長度,也即是說,CCD的尺寸決(jue) 定了指感光器件的麵積大小。感光器件的麵積越大,也即CCD/CMOS麵積越大,捕獲的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。在相同像素的情況下,CCD的麵積越大,單個(ge) 感光單元的麵積也就越大,其信噪比和感光能力也就越強,成像質量就越好。相反,單個(ge) 感光單元的麵積越小,其信噪比和感光能力也就越弱,成像的質量就會(hui) 偏差。
      (2) CCD的像素
      通常描述攝像頭性能的時候都會(hui) 用多少像素來表示,像素通俗地理解就是構成圖像的基礎材料,法國有個(ge) 畫派叫點彩派,是在畫布上點出幾百萬(wan) 個(ge) 很小的油彩色點的方法來組成畫的,當你站在一定距離看點彩派的油畫時,這些色點混合起來形成一幅無縫的畫;數字圖像與(yu) 點畫派的原理是一樣的,隻不過代替小畫點的是一個(ge) 個(ge) 稱為(wei) 像素(pixel)的顏色小方塊。
      像素高低與(yu) 尺寸大小沒有優(you) 良關(guan) 係,一般直觀想法認為(wei) CCD的像素越高,所需空間應該越多,相對的CCD的麵積尺寸應該越大!對照現在的生產(chan) 技術來說,這個(ge) 觀念是對,也是不對。事實上,像素麵積大小與(yu) 線路布局精細度才是影響CCD尺寸的關(guan) 鍵因素;也就是說,當製成技術越精密,線路所需占得的空間就越小,相對像素麵積固定下,可以靠得更緊密,也就可以達到進一步縮小麵積的目的,所以說在像素麵積一定的情況下,線路布局越緊密,像素越高,CCD尺寸越大,成像質量也就越好。

      二 :CCD結構分解 上層為(wei) 增光鏡頭中層為(wei) 分色濾色片 下層為(wei) 感光層 
      **層“增光鏡頭”
      我們(men) 知道,數碼相機成像的關(guan) 鍵是在於(yu) 其感光層,為(wei) 了擴展CCD的采光率,必須擴展單一像素的受光麵積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質下降。這一層“微型鏡頭”就等於(yu) 在感光層前麵加上一副眼鏡。因此感光麵積不再因為(wei) 傳(chuan) 感器的開口麵積而決(jue) 定,而改由微型鏡片的表麵積來決(jue) 定。 
      第二層是“分色濾色片”
      CCD的第二層是“分色濾色片”,目前有兩(liang) 種分色方式,一是RGB原色分色法,另一個(ge) 則是CMYK補色分色法這兩(liang) 種方法各有優(you) 缺點。首先,我們(men) 先了解一下兩(liang) 種分色法的概念,RGB即三原色分色法,幾乎所有人類眼鏡可以識別的顏色,都可以通過紅、綠和藍來組成,而RGB三個(ge) 字母分別就是Red, Green和Blue,這說明RGB分色法是通過這三個(ge) 通道的顏色調節而成。再說CMYK,這是由四個(ge) 通道的顏色配合而成,他們(men) 分別是青(C)、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(ye) 中,CMYK更為(wei) 適用,但其調節出來的顏色不及RGB的多。 
      原色CCD的優(you) 勢在於(yu) 畫質銳利,色彩真實,但缺點則是噪聲問題。因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的數碼相機,在ISO感光度上多半不會(hui) 超過400。相對的,補色CCD多了一個(ge) Y黃色濾色器,在色彩的分辨上比較仔細,但卻犧牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,補色CCD可以容忍較高的感光度,一般都可設定在800以上 
      第三層:感光層
      CCD的第三層是“感光片”,這層主要是負責將穿過濾色層的光源轉換成電子信號,並將信號傳(chuan) 送到影像處理芯片,將影像還原。 
      傳(chuan) 統的照相機膠卷尺寸為(wei) 35mm,35mm為(wei) 對角長度,35mm膠卷的感光麵積為(wei) 36 x 24mm。換算到數碼相機,對角長度約接近35mm的,CCD/CMOS尺寸越大。在單反數碼相機中,很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸,例如尼康德D100,CCD/CMOS尺寸麵積達到23.7 x 15.6,比起消費級數碼相機要大很多,而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸為(wei) 36 x 24mm,達到了35mm的麵積,所以成像也相對較好。
       
      CCD和CMOS的比較和區別
      CCD和CMOS在製造上的主要區別是CCD是集成在半導體(ti) 單晶材料上,而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體(ti) 材料上,工作原理沒有本質的區別。CCD隻有少數幾個(ge) 廠商例如索尼、鬆下等掌握這種技術。而且CCD製造工藝較複雜,采用CCD的攝像頭價(jia) 格都會(hui) 相對比較貴。事實上經過技術改造,目前CCD和CMOS的實際效果的差距已經減小了不少。而且CMOS的製造成本和功耗都要低於(yu) CCD不少,所以很多攝像頭生產(chan) 廠商采用的CMOS感光元件。成像方麵:在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好,色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產(chan) 品往往通透性一般,對實物的色彩還原能力偏弱,曝光也都不太好,由於(yu) 自身物理特性的原因,CMOS的成像質量和CCD還是有一定距離的。但由於(yu) 低廉的價(jia) 格以及高度的整合性,因此在攝像頭領域還是得到了廣泛的應用。 

      CCD和CMOS的區別: 
      CCD是目前比較成熟的成像器件,CMOS被看作未來的成像器件。 
      因為(wei) CMOS結構相對簡單,與(yu) 現有的大規模集成電路生產(chan) 工藝相同,從(cong) 而生產(chan) 成本可以降低。從(cong) 原理上,CMOS的信號是以點為(wei) 單位的電荷信號,而CCD是以行為(wei) 單位的電流信號,前者更為(wei) 敏感,速度也更快,更為(wei) 省電。現在上等的CMOS並不比一般CCD差,但是CMOS工藝還不是十分成熟,普通的 SMOS 一般分辨率低而成像較差。 
      目前的情況是,許多低檔入門型的數碼相機使用廉價(jia) 的低檔CMOS芯片,成像質量比較差。普及型、上等型及專(zhuan) 業(ye) 型數碼相機使用不同檔次的CCD,個(ge) 別專(zhuan) 業(ye) 型或準專(zhuan) 業(ye) 型數碼相機使用上等的CMOS芯片。代表成像技術未來發展的X3芯片實際也是一種CMOS芯片。 
      CCD與(yu) CMOS孰優(you) 孰劣不能一概而論,但一般而言,普及型的數碼相機中使用CCD芯片的成像質量要好一些。 
      2CCD的壞點和修複問題 
      拍攝夜景時或蓋上鏡頭蓋長時間曝光時,影像上的色點不一定都是CCD壞點,有的是噪點,CCD溫度降低後會(hui) 有改善,通過固件(Firmware)升級有的也能改善。 
      如果CCD真的有壞點可以說是無法維修的,因為(wei) 那是CCD的硬件問題,對CCD的某個(ge) 成像單元進行維修幾乎是不可能的,也是不經濟的,隻有換相機或換CCD。

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