凝膠成像分析系統CCD的原理

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絕對關系，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

第一層“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。