第三章CCD器件新技术.docx
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第三章CCD器件新技术
第三章CCD器件新技术
CCD（ChargeCoupledDevice）电荷耦合器件自美国贝尔实验室研制成功以来，随着半导体技术、微电子技术的发展，其自身技术日臻成熟，应用领域不断拓展。
CCD目前已广泛应用于摄像、摄影、信息处理和存储等方面，而主要用途是用来做图像传感器（见图3—1），在CCD摄像机、数字相机和扫描仪等现代影像产品中大显身手。
其中在摄像机中的成功应用，是CCD技术打响的第一炮，CCD从此一鸣惊人，声誉远播。
CCD摄像机具有以往摄像管摄像机所不具备的诸多优点：
体积小、重量轻、坚固耐用、功耗低、无磁场干扰、无重合误差。
此外，CCD摄像机图像重现好，全区域无几何失真，并且不会发生灼伤、彗尾和图像残留现象。
图3-1CCD图像传感器
3-1CCD器件的工作原理
CCD摄像元件和摄像管的工作原理一样，是利用某种水电效应，首先将入射光转变成对应的光电荷，并把光电荷暂时存储在像素的微小静电容上，然后通过固体扫描方式将信号读出。
CCD摄像元件具备光电变换、光电荷存储和固体扫描三个基本功能。
其中比较特殊的是固体扫描方式。
它和摄像管的扫描方式不同，是利用电子的转换、移位来完成扫描过程的。
在CCD摄像元件的硅基片上镶嵌排列着许多各自独立的像素，通过在电路上施加扫描脉冲将存储在像素上的光电荷按顺序读出。
CCD的结构就像一排排输送带上并列放置的小桶，光线就像雨滴撤入各个小桶中，每个小桶代表一个像素。
快门开启到关闭的拍摄过程，其实就是按一定的顺序测量某一短暂的时间内，小桶中落进了多少“光滴”，并形成相应的数据文件（参见图3-2）。
一般的CCD每原色的亮度用8位数据来记录，即其小桶上的刻度有28格，也有的是10位甚至12位，更高的色彩位数在记录色彩时可以更精确，尤其是在光线条件比较差时，能够记录下丰富的暗部细节层次。
图3-2CCD的结构原理示意图
早期的CCD是隔行扫描的。
同一时刻，每两行小桶只有一行被测量，这样可以提高快门速度，但图像精度大为降低。
随着技术的进步，新的CCD一般都是逐行扫描的，人们已能让CCD统计出，在几十分之一秒甚至几千分之一秒的时间里落进各个“小桶”的“光滴”量。
以数字摄像机为例，在CCD接收板上纵横排列集成有几十万个、几百万个甚至上千万个光电二极管及译码寻址电路。
通过CCD器件，数字摄像机将镜头传来的光线转换成电信号，再经过A／D转换成数字量送到存储单元保存起来。
当光线经镜头汇聚成像照在CCD上时，每个光电二极管会因受到的光强的不同而耦合出不同数量的电荷。
通过译码电路可取到每一个光电二极管上耦合出的电荷而形成电流，该电流经A／D变换即形成一个二进制数字量，该数字即对应一个像素，实际中二极管数量通常大于图像像素数量，兆数字量像素的集合，即构成了数字图像。
接下来就是如何进一步处理、保存这些数字。
CCD的像素数和面积是决定画质的重要因素。
像素数越多、面积越大，图像质量越高。
此外，CCD的像素形状对画质也有影响。
早期的电视摄像机所用的是竖长型画面CCD，由于电脑的画面是由正方型的像素构成的，从CCD直接输入到电脑的图像会变成宽型。
为了正确表现图像，需要经过软件进行一定比例的修正，这样一来图像会有一定程度的失真。
因此，目前数字摄像机所用的是专门设计的正方像素CCD。
为了更准确地了解CCD的工作原理，下面以三相CCD和二相CCD为例进一步加以说明。
电荷耦合器件CCD（Charge-CoupledDevice）是在MOS器件的基础上发展起来的一种新型器件，最突出的特点在于它是以电荷作为信号，而其它大多数器件则是以电流或者电压作为信号。
它的基本功能是电荷存储和电荷转移，因此CCD工作过程中的中心问题是信号电荷的产生、存储、转移和输出。
3-1-1CCD的基本结构
CCD电荷耦合器件是由一行紧密排列在硅衬底上的许多个MOS电容器构成的。
截面图如图3—3所示。
其中Φ1Φ2Φ3为转移电极，当Φ1Φ2Φ3加正偏压时，P型硅衬底中的多数载流子（空穴）受到排斥而离开Si一Si02界面，形成耗尽层（也称势阱），图中的阴影区所示。
当出现耗尽层时，表面电位比热平衡时高，对电子来讲势能较低，偏压越高，会使耗尽层向P型硅衬底扩展越深。
图3一3中，Φ3>Φ2>Φ1，所以势阱为阶梯状，Φ3下的势阱最深。
若这时由于热激发而产生电子一空穴对，则空穴将流入衬底，电子则聚集到势能最低的势阱里。
因此，当用这些势阱来存储信号电荷时，应在热激发产生的电子来不及聚集的时候将其进行转移。
3-1-2CCD的基本工作原理
一、信号电荷的注入
CCD中的信号电荷可以通过光注入和电注入两种方式得到。
1．电注入
CCD是以电荷为信号的器件，所谓电注入就是CCD通过输入结构对信号电压或电流进行采样，将信号电压或电流转换为信号电荷。
电注入的方法较多，这里仅介绍其中的动态电流注入法。
如图3—4所示，输入控制极IG加正的直流电压以保持开启并作为基准电压。
模拟信号Vin加在输入扩散极ID上，当Φ1为高电平时，与IG邻接的Φ1电极好象MOS管的“漏极”，ID好象是MOS管的“源极”，于是有电流自ID流至Φ1电极，并以电荷形式注入Φ1电极下的势阱里。
注入的电荷量与采样时间成正比。
2．光注入
光注入实际上就是CCD将光信号变为电信号的过程，即光电变换。
它是利用半导体光照产生载流子的过程来实现的。
由于CCD采用的电极结构，绝大多数都具有一定的透光性，所以，投射到CCD上面的光线有一部分能够到达衬底材料的表面层。
当光照射在半导体上时，电子吸收光能并从一个能态跃迁到另一个较高能态，产生电子——空穴对。
这时空穴将流向衬底，电子被势阱收集，作为信号电荷。
信号电荷收集的多少，取决于该点的光照强度。
二、电荷的转移
电荷的转移通过在转移电极上加相应的驱动脉冲来实现的。
这里仅以三相CCD和二相CCD来说明CCD的电荷转移过程。
1．三相CC0的电荷转移
图3—5所示为三相CCD中存储电荷的移位过程。
三相移位脉冲分别加到Φ1Φ2Φ3。
电极上。
设t=t1时刻，电荷注入过程结束且电荷存储在Φ1电极下的势阱里，如图3—5（a）。
当t=t2时，Φ1下降，Φ2变为最大，于是电荷包从电位为Φ1的各电极下向电位为Φ2的各电极下较深的势阱里转移，见图3—5（b）；到t=t3时电荷包全部转移完毕，见图3—5（c）。
然后当Φ2下降，Φ3变为最大时，电荷包又从Φ2电极下转移到Φ3电极下。
并依次类推，每经过了T／2（T为时钟脉冲的周期）完成电荷包转移一个单元的全过程，直到输出端。
2．二相CCD的电荷转移
对于单层电极结构的CCD，为了保证电荷定向转移，驱动脉冲至少需要三相，即当信号电荷从Φ2电极向Φ3电极转移时，Φ1电极下面形成势垒，阻止电荷倒流。
如果想用二相脉冲驱动，就必须在电极结构中设计并制造出某种不对称性，即由电极结构本身保证电荷转移的定向性。
如图3—6所示，其电极为二层，这样，即使在同一栅压作用下，产生的势阱深度也不—样，下面的电极产生的势阱深，上面的电极产生的势阱浅。
二相CCD的电荷转移过程如图3—7所示。
当t=t1时，Φ1＝o，Φ2＝V，设在电极2和电极4下面的势阱中有信号电荷，由于势阱两边势能高，电荷不会转移。
当t=t2时，Φ1＝Φ2＝1/2V，各个电极下面的势阱分布相同，电极仍然不会转移。
当t=t3时，Φ1＝3/4V、Φ2＝1/4V，这时电极1、3、5下的势阱变深，电极2、4下的势阱变浅。
由于双层电极的结构，其势阱呈阶梯状，所以，电荷不会向后转移，而只能朝势能较低的方向转移。
当t=t4时，Φ1＝V、Φ2＝0，势阱发生变化，这时电荷从2、4电极下的势阱中转移到3、5电极下的势阱中，电荷向右移动了一位。
由于二相CCD具有驱动脉冲比较简单，在相同时钟频率下，信号电荷转移一位所需时间短，同时在相同工艺条件下，二相CCD芯片比三相CCD芯片布线简单，所需芯片面积较小等优点，现代传真机中，大多采用二相CCD作为图像传感器。
二相CCD的不足之处是每一个单元所容纳的信号电荷量较小。
三、电荷的输出
电荷的输出就是将经CCD传输和处理的信号电荷变为电流或电压信号输出。
所以CCD电荷的输出分为电流输出和电压输出两种方法。
1．电流输出
图3—8所示为—简单的电流输出电路。
它在输出扩散极（也可称为输出二极管）串一负载电阻，电阻另一端接电源正极，使扩散结处于反偏状态，当信号电荷到达扩散结时就被收集，同时在回路中产生电流。
测量负载电阻上的电压变化，就可表明电荷数量的多少。
输出控制极（输出栅）是用来限制收集到的电荷量，常加一固定偏压（大于开启电压，但低于扩散极的电压），从而使输出端得到比较平稳的波形。
另外，由于CCD电极的电荷负载量很小，所以采用电流输出时，在输出端必须加一级高灵敏度的前置放大器进行放大。
2．电压输出
电压输出方式如图3—9所示。
它是在输出扩散极接MOS管的栅极。
当被检测的信号电荷到达扩散结时，扩散极的电位将发生变化，MOS管的栅极电位也引起变化，使MOS管的漏源回路中产生相应的电流变化。
电压读出方式较灵敏，因为MOS管栅电容很小，少量的电荷就会引起栅压的变化。
采用电压读出方式时，必须采用复位电极，在每次检测电荷后，给复位控制栅加一正脉冲，收集后的残余电荷便由复位扩散极泄放。
使输出扩散极恢复到原来的电位。
复位扩散极常接固定正偏压，处于全片的最高电位。
3-2CCD摄像器件的主要类别
CCD摄像器件根据像素排列的情况，通常分为线阵CCD摄像器件和面阵CCD摄像器件两大类。
近年来日本富士公司又研制出蜂巢形CCD（SCCD），一经推出便显示了巨大的发展潜力；此外，根据电荷转移方式不同，CCD摄像器件又可以分为帧传输方式CCD、行间转移方式CCD和帧-行间转移方式CCD三种类别。
3-2-1根据像素排列方式分类
一、线阵CCD摄像器件
线阵（Linear）CCD扫描景象时，在图中画出像素组成的每条线，这与台式扫描仪扫描图片的方法相同，速度越慢，分辨率越高，获得一幅完整的图像需要的时间就越长（见图3—10）。
此外，使用线阵CCD扫描时需要一个保持静止的目标，无法使用线阵CCD来拍摄活动景物，所以线阵CCD不能用于摄像和摄像机中。
线阵CCD主要用于高分辨率的室内扫描型数字相机。
二、面阵CCD摄像器件
面阵（Array）器件的像素是二维陈列，是包含一个光敏元件的矩阵，而不是单条线的CCD元件，因此适合于摄像机中应用。
面阵CCD光电转换器件的作用是将图像光能量信息转换为电子模拟量信息，并将每个像素上的电子模拟量信息，通过串行扫描的方法自动传输出来。
矩阵中的每个元件代表图像中的一个像素。
当快门按动时，整个图像同时曝光，同时被拍摄（参见图3-11）。
显然，矩阵中的像素越多，所获得的图像分辨率越高。
三、蜂巢形CCD与SCCD
日本富士胶片公司开发的超级CCD（SCCD，SuperCCD）图像传感器，具有八角形的光电二极管，并且像素阵列呈蜂巢形状排列，所示称为蜂巢形CCD。
这种新的像素形状和排列方法和原先通常CCD设计相比具有许多优点（见图3-12）。
常规CCD蜂巢形CCD
图3-12蜂巢形CCD
1．排列图像单元的这种方法可以使CCD中的像素密度达到最高。
与过去通常CCD的呈直角的像素排列方法相比，具有以下优点：
提高了灵敏度，改进了信号噪声比，并且可以获得更宽的动态范围。
2．这种器件的形状和蜂巢形的排列显著地提高了空间利用率。
例如，1.3Mpx的SCCD提供的图像质量和2.0Mpx的常规CCD相当。
3．差别在于光电二极管对面积的充分利用上，从而改善了图像的质量。
例如，0.5英寸的SCCD具有2.0X10像素的像素数量，大约是同样面积的通常CCD的1.6倍。
4．蜂巢形的排列图形有利于获得较高的分辨率，不论在水平方向还是在垂直方向都是如此。
较高的分辨率容易和人类的视力特性相匹配。
此外，这样的排列有利于给光电二极管传送电荷，使高速连续获取图像成为可能。
3-2-2根据电荷转移方式分类
CCD的信号传输方式，又称为电荷传输方式或信号读出方式。
根据其结构的不同可分为帧传送方式（Frame-Transfer，简称FT方式）和行间转移方式（Interline-Transfer，简称IT方式）两大类。
其中IT方式又分隔行扫描方式和逐行扫描方式。
一、帧传输方式
帧传输方式（Frame-Transfer）结构如图3-13所示，由成像区、存储器和读出寄存器三部分组成。
这种方式的主要特点是将成像区和存储区单独分开，各司其职，各起各的作用。
存储区的像素数、构成和成像区基本相同，不同的是存储区上面有一光屏蔽层不受光的作用。
当透镜将所拍摄的图像聚焦在成像区时，代表图像的二维信号电荷在场扫描正程期间内，上部成像区的像素根据入射光的强弱，在相应的像素内产生相应的光电荷形成电子像。
在场扫描逆程期间，成像区的各电极加以帧转移垂直寄存器的高速时钟脉冲，使成像区的整场信号电荷快速地转移到存储区。
成像区的行数等于存储区的行数，成像区的最前面一行信号电荷直接进入输出水平寄存器内。
在下一个场扫描正程时间内，存储区在行转移垂直寄存器的时钟脉冲驱动下，以一步一行的方式，将它所接收的整场信号电荷逐行步进地转移到输出寄存器内。
步进一行是在一个行的扫描逆程内完成，而各步之间的时间间隔则是一个行扫描正程。
因此，正好在一个场扫描正程时间内将存储区的全部信号电荷输出完毕，这个时间也正是下一场信号电荷的积累时间。
这样，当在下一个场逆程时间内欲将整场图像信号电荷转移到存储区时，存储区正好全部空着。
至于输出寄存器，则在一个行正程时间内，在水平时钟脉冲的驱动下，将信号电荷逐位转移到输出二极管。
而在行扫描逆程时间内又接收下一行的信号电荷，然后陆续输出。
就这样，在各个时钟脉冲的驱动下，周而复始地输出视频信号。
帧传输（FT）方式的电荷转移与读出方式如图3-14所示。
帧传输（FT）方式的优点是：
（1）电极结构简单容易制作；
（2）可以将像素做得更密集，能得到比较高的分辨力；（3）由于成像区全部进行光电转换，因而灵敏度比较高。
图3-14帧传输（FT）方式的电荷转移与读出
帧传输（FT）方式的缺点是：
（1）由于成像区和存储区占据同样大小的芯片面积，因而器件面积较大；
（2）会产生严重的高亮度垂直拖尾，为此一定要使用光闸（俗称快门装置）。
二、行间转移方式
行间转移方式（InterlineTransfer）与上述帧转移方式有明显的不同，它是将帧转移方式的两个芯片合一，在一个CCD芯片上完成感光、存储和读出的功能。
其原理如图3-15所示。
图3-15行间转移（IT）方式结构示意
从图中可以看出，行间转移方式的成像区和存储区分别以垂直条相间放置，其中每一个独立单元由三部分组成：
感光部分（成像部分）、开关部分和存储用的垂直移位寄存器。
在场正程期间，感光部分根据入射光产生相应的电荷；在场逆程期间，感光部分通过开关快速地将电荷传送到相应的垂直寄存器，这个过程在所有独立单元同时发生，完成成像区电荷向存储区的传送。
在下一个场正程期间，成像条中的感光部分再次积累电荷，而存储条中所存储的电荷将以比帧转移方式慢得多的速率转移到水平输出寄存器中。
即在每个行消隐期间垂直下移一个单元，将一行电子像送到水平输出寄存器，在下一个行正程期间，将存储在水平输出寄存器中的一行电子像读出，从而形成所需要的视频信号。
行间转移（IT）方式分隔行扫描和逐行扫描两种方式。
隔行扫描方式是指在每一场正程期间，水平寄存器只接受A列或B列扫描图像信号，最后两场信号经过合成输出一帧完整的图像（见图3—16）。
图3—16隔行扫描方式
逐行扫描方式是指在每一场正程期间，水平寄存器接受的是1／2帧扫描图像信号，两场信号顺序输出合成一帧完整图像（见图3-17）。
从CCD的开口率（即有效像素面密度）看，FT帧传送方式要有利得多。
IT扫描方式为防止灵敏度下降，每个像素都备有以聚光为目的的微透镜，FT方式没有传输通路，没有微透镜，因而每一像素面积增大、生产成本降低。
灵敏度特性的高低顺序是FT方式>IT方式。
隔行扫描和逐行扫描两种方式灵敏度相比较，隔行FT方式>逐行IT方式。
灵敏度与受光元件面积成正比例。
受光元件的面积，如以FT方式为1的话，则隔行扫描方式约为2／3，逐行方式约为1／2。
目前CCD的信号读出方式尚存在不尽人意之处。
对于FT方式来说，由于像素传输通路是合用的，只要有一个像素有缺陷，那么纵向一列的信息就接收不到。
因此，生产过程中成品率低，制造成本高。
此外，如果要使显示再生，则需要配备存储器。
因此，CCD整体的封装尺寸变大；对于IT方式来说，受光部分和传输通路都要占用面积，因而开口率难以提高。
随着像素的增加，生产的成品率也可能降低。
图3-17逐行扫描方式
行间转移（IT）方式的优点是：
（1）结构简单，不需要单独的存储芯片，整个芯片表面积比帧转移方式要小：
（2）每个独立单元中的感光部分彼此独立，有可能取得较高的空间频率；（3）经过对芯片的不断改进，在正常照度下的垂直拖尾现象大大减轻。
行间转移（IT）方式的缺点是：
（1）为了避免光从屏蔽层两侧漏进存储条，一般要使屏蔽层的宽度大于存储条宽度，这样，总的感光面积减小，灵敏度比较低；
（2）在强光照射下，将出现明显的垂直拖尾现象。
三、帧—行间转移方式
帧—行间转移（FIT，Frame-InterlineTransfer）方式是帧转移方式和行间转移方式的组合，它吸取了两者的优点，克服了两者的主要缺点，从而使CCD摄像器件的性能得到进一步改善。
如图3-18所示。
图3-18帧—行间转移（FIT）方式
帧-行间转移方式的基本原理如下：
在场正程期间，所有的成像区感光器接受入射光形成电荷包，在场消隐期间，首先以极快的速度将所有成像区感光器上的电荷一次转移到各相应的寄存器，紧接着又以极快的速度将各寄存器的电荷转移到下面的存储区。
在下一个场正程期间的工作情况与帧转移方式相似。
3-3CCD摄像器件的主要性能指标
3-3-1CCD像素量
NTSC制电视标准规定每幅画面由525条扫描线（PAL制为625线）构成。
为了符合这一标准所规定的清晰度，固体摄像器件的像素数在垂直方向应有500左右（PAL制为600）、水平方向应有700左右（PAL制为800）。
如果固体摄像元件受光部分的面积要符合目前彩色摄像机镜头系统的配套要求，像使用现行的1.69cm（2／3英寸）摄像管时受光面积应为6.6（纵向）mmⅹ8.8（横向）mm。
为了适应这一面积大小，固体摄像元件每一像素的大小应约占13μm2的面积，而且在这样小的面积上还要有3-4个电极，这一水准对于目前生产大规模集成电路的光刻技术要求已相当高了。
现在像素量最多的是场传送方式的CCD元件，已达到492（V）ⅹ660（H）的水平，这一水平还在不断得到提高。
目前我们已经可以把CCD的像素做到200万以上的高分辨率。
3-3-2CCD转移效率和转移损失
电荷包在每次转移过程中都有部分电荷残留下来混入后续的电荷包中。
残留电荷量与转移电荷量之比称为转移损失，用ε表示。
而已转移电荷量与未转移前电荷量之比称为转移效率，用η表示。
如果经N次转移，则总转移损失为εN；总效率为ηN。
转移损失使信号衰减，并限制转移次数，即扫描行中的像素数。
像素多的CCD元件，信号传送次数也就增多了，最后输出的信号是受传递效率和传送次数影响的。
传递效率越低，次数越多，信号衰减量越大：
当然每次传递效率为100％最为理想，但这是做不到的。
假设每次传递效率为99.98％，那么传送1500次后就将衰减到74％。
由于存在传送损失，那么像素中就有残留信号电荷，残留的信号电荷和传送来的信号电荷混合在一起，就使信号产生了失真，对灵敏度和清晰度都有影响。
为了提高传送效率，将电极加工成电极间不留间隙的重叠式电极，同时考虑到信号电荷在硅基片表面传送时，容易溢出丢失这一现象，设计出了在基片表面下1-2μm处加工传送电荷的埋藏式信号电荷通道的方式。
3-3-3CCD灵敏度
要使固体摄像元件具有高灵敏度，重要的是当元件受光时，转换信号电荷的效率要高。
了般的固体摄像元件多采用在硅基片上平面排列光敏元件和开关元件。
这样受光面积小，是不能获得高灵敏度的。
尤其是CCD元件只能利用入射光的30％以下，因此为了提高光电转换效率，设计了结合式光敏二极管及透明电极等多种方式。
另外，电极使用多晶硅或铝类材料会使蓝色灵敏度变低，而红和红外范围灵敏度高，这样使摄像元件的彩色平衡很困难。
最近研究成的一种新方式是将硒砷碲之类的高灵敏度摄像管的感光膜物质进行叠层处理。
在叠层物的下面安装上光电转移部分和扫描部分，制成双层结构的摄像元件。
这种方式可以100％地利用入射光，使摄像元件达到很高的灵敏度。
3-3-4CCD光谱响应特性
CCD的光谱特性与硅靶管相似，光谱响应从400nm延伸到1100nm，对可见光与红外光都很灵敏。
为获得彩色图像，必须将有效像素中的各种颜色分散。
原色系和补色系滤色（光）器就是用来分散各种颜色的。
原色系滤光器按照三原色原理，有规则地贴附上红（R）、绿（G）、蓝（B）纯色滤光器，通过RGB滤光器接受光线。
补色系通过青（Cy）、品红（Mg）、黄（Ye）三补色滤光器CMYG接受光线并产生彩色图像（参见图3—19）。
3-3-5CCD可靠性
由于CCD器件的可靠性高，工作电流低，不受电磁场干扰等，CCD的杂波电平很低，能用于微光。
当把前置放大器集成在同一硅片上时，可以得到信噪比很高的视频信号。
3-3-6CCD的拖影现象
固态图像传感器存在的最大问题就是垂直拖影，当强光入射时，会产生过量光电荷，像素发生电荷溢出现象，溢出电荷流入垂直传送线就会引起垂直方向的光渗出现象。
在拍摄特别亮的物体如汽车灯或阳光时，最容易看到这种现象。
由于CCD与普通的1.69cm（2／3英寸）摄像管的成像原理根本不同，所以存在着把拖影与开花（blooming）现象搞混的可能性。
开花现象是在视频图像中的局部区域出现令人讨厌的光晕和白斑，这种现象是由于被拍摄的物体上过饱和的光造成的（过饱和光使CCD图像传感器产生过多的电荷）。
NEC公司使用了一个垂直溢出泄放装置（VOD），VOD把过重量的光电荷泄放到基片上去，而不进入垂直寄存器（VCCD），从而完全消除了开花现象。
开花现象在监视器屏幕上是瞬时出现的。
垂直拖影现象却是连续出现的，它也是在拍摄亮物体时发生的。
在亮物体占满整个镜头时，拖影现象尤为明显。
拖影是CCD传感器里少量电荷的连续流动产生的。
这种少量电荷流通过图像传感器封套上的某些“孔穴”泄漏到垂直CCD区域。
在通常的亮度下，少量的电荷流根本不会被察觉。
然而随着被拍摄物体亮度的增加，就会产生过多的电荷信号，穿过“孔穴”的连续电荷细流也增大，因而产生的拖影就明显可见。
解决这个问题有下面3种方法：
（1）检出拖影分量，对它们进行电子补偿；
（2）将一个光学快门用于帧转移CCD；（3）改进固态图像传感器，例如，采用一个高速垂直转移器和一个附加的存储器相组合。
第一种方法不适于拍摄运动物体。
一般在垂直消隐期间产生若干行的拖影分量，披从下一场信号中减去，以补偿出现的拖影。
对于运动物体来说补偿有一个延迟，并且因信号被减，信噪比降低。
即使信号达到饱和，拖影仍然随着输入光的增加而加重，这使补偿电路更加复杂和昂贵；第二种方法是采用在帧转移期间切断输入光，以使拖影减少到最低程度。
但是，电子-光学快门的光传递特性不够好，使得灵敏度降低；第三种方法，是改进固态图像传感器本身。
为此目的，采用了行间帧转移装置。
这种装置是在行间CCD的成像区和水平转移CCD之间装有附加的场存储器。
在一场期间，充到光电二极管上的电荷，在垂直消隐期间被读出，并通过垂直转移CCD，立即转移到场存储器。
场存储器
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