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凝膠成像分析系統CCD的原理介紹

更新時間:2016-03-30點擊次數:1671

每個公司生產的凝膠成像從結構上看都是差不多的,都可以用于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分辯率,要想拍出的圖像質量好主要是取決于CCD的尺寸、像素,還有成像的一個軟件功能。
以下是關于CCD的介紹:
一:CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。
(1)CCD尺寸與圖像質量
CCD尺寸是影響其成像表現力的一個硬指標,是指CCD對角線的長度,也即是說,CCD的尺寸決定了指感光器件的面積大小。感光器件的面積越大,也即CCD/CMOS面積越大,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的面積越大,單個感光單元的面積也就越大,其信噪比和感光能力也就越強,成像質量就越好。相反,單個感光單元的面積越小,其信噪比和感光能力也就越弱,成像的質量就會偏差。
(2) CCD的像素
通常描述攝像頭性能的時候都會用多少像素來表示,像素通俗地理解就是構成圖像的基礎材料,法國有個畫派叫點彩派,是在畫布上點出幾百萬個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;數字圖像與點畫派的原理是一樣的,只不過代替小畫點的是一個個稱為像素(pixel)的顏色小方塊。
像素高低與尺寸大小沒有關系,一般直觀想法認為CCD的像素越高,所需空間應該越多,相對的CCD的面積尺寸應該越大!對照現在的生產技術來說,這個觀念是對,也是不對。事實上,像素面積大小與線路布局精細度才是影響CCD尺寸的關鍵因素;也就是說,當制成技術越精密,線路所需占得的空間就越小,相對像素面積固定下,可以靠得更緊密,也就可以達到進一步縮小面積的目的,所以說在像素面積一定的情況下,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 上層為增光鏡頭 中層為分色濾色片 下層為感光層
*層“增光鏡頭”
我們知道,數碼相機成像的關鍵是在于其感光層,為了擴展CCD的采光率,必須擴展單一像素的受光面積。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”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因為傳感器的開口面積而決定,而改由微型鏡片的表面積來決定。
第二層是“分色濾色片”
CCD的第二層是“分色濾色片”,目前有兩種分色方式,一是RGB原色分色法,另一個則是CMYK補色分色法這兩種方法各有優缺點。首先,我們先了解一下兩種分色法的概念,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三個字母分別就是Red, Green和Blue,這說明RGB分色法是通過這三個通道的顏色調節而成。再說CMYK,這是由四個通道的顏色配合而成,他們分別是青(C)、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業中,CMYK更為適用,但其調節出來的顏色不及RGB的多。
原色CCD的優勢在于畫質銳利,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感光度上多半不會超過400。相對的,補色CCD多了一個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,并將信號傳送到影像處理芯片,將影像還原。
傳統的照相機膠卷尺寸為35mm,35mm為對角長度,35mm膠卷的感光面積為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尺寸面積達到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36 x 24mm,達到了35mm的面積,所以成像也相對較好。

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