《CCD電荷耦合器》word版

1、.CCD 電荷耦合器件CCD-電荷耦合器件2020-04-10 23：07CCD CCD開展史CCD是于1969年由美國貝爾實驗室Bell Labs的維拉博伊爾Willard S.Boyle和喬治史密斯George E.Smith所創(chuàng)造的。當(dāng)時貝爾實驗室正在開展影像 和半導(dǎo)體氣泡式內(nèi)存。將這兩種新技術(shù)結(jié)合起來后，波義耳和史密斯得出一種裝置，他們命名為電荷氣泡元件ChargeBubbleDevices。這種裝置的特性就是它能沿著一片半導(dǎo)體的外表傳遞電荷，便嘗試用來做為記憶裝置，當(dāng)時只能從暫存器用注入電荷的方式輸入記憶。但隨即發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)能使此種元件外表產(chǎn)生電荷，而組成數(shù)位影像。到了70年代，貝爾

2、實驗室的研究員已能用簡單的線性裝置捕捉影像，CCD就此誕生。有幾家公司接續(xù)此一創(chuàng)造，著手進展進一步的研究，包括快捷半導(dǎo)體Fairchild Semiconductor、美國無線電公司RCA和德州儀器Texas Instruments。其中快捷半導(dǎo)體的產(chǎn)品率先上市，于1974年發(fā)表500單元的線性裝置和100x100像素的平面裝置。CCD創(chuàng)造者-維拉博伊爾和喬治史密斯創(chuàng)造者榮譽2006年元月，波義耳和史密斯獲頒電機電子工程師學(xué)會IEEE頒發(fā)的Charles Stark Draper獎?wù)?，以表彰他們對CCD開展的奉獻。北京時間2020年10月6日，2020年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉，瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾

3、獎委員會宣布將該獎項授予一名中國香港科學(xué)家高錕Charles K.Kao和兩名科學(xué)家維拉博伊爾Willard S.Boyle和喬治史密斯George E.Smith?？茖W(xué)家Charles K.Kao因為在光學(xué)通信領(lǐng)域中光的傳輸?shù)膭?chuàng)始性成就而獲獎，科學(xué)家因博伊爾和喬治-E-史密斯因創(chuàng)造了成像半導(dǎo)體電路-電荷藕合器件圖像傳感器CCD獲此殊榮。CCD簡介CCD，英文全稱：Charge-coupled Device，中文全稱：電荷耦合元件?？梢苑Q為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導(dǎo)體器件，可以把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素Pixel。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的

4、畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。CCD廣泛應(yīng)用在數(shù)位攝影、天文學(xué)，尤其是光學(xué)遙測技術(shù)、光學(xué)與頻譜望遠鏡，和高速攝影技術(shù)如Lucky imaging。CCD在攝像機、數(shù)碼相機和掃描儀中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機中使用的是點陣CCD，即包括x、y兩個方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個方向，y方向掃描由掃描儀的機械裝置來完成。 機所用的線性CCD CCD的加工工藝有兩種，一種是TTL工藝，一種是CMO

5、S工藝，如今市場上所說的CCD和CMOS其實都是CCD，只不過是加工工藝不同，前者是毫安級的耗電量，而后者是微安級的耗電量。TTL工藝下的CCD成像質(zhì)量要優(yōu)于CMOS工藝下的CCD。CCD廣泛用于工業(yè)，民用產(chǎn)品。CCD功能特性CCD圖像傳感器可直接將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，實現(xiàn)圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。其顯著特點是：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動，性能穩(wěn)定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低，動態(tài)范圍大；4.響應(yīng)速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；5.應(yīng)用超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)消費，像素集成度高，尺寸準(zhǔn)確，商品化消費本錢低。因此，許多采用光學(xué)方法測量外徑的

6、儀器，把CCD器件作為光電接收器。CCD工作原理CCD從功能上可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD通常將CCD內(nèi)部電極分成數(shù)組，每組稱為一相，并施加同樣的時鐘脈沖。所需相數(shù)由CCD芯片內(nèi)部構(gòu)造決定，構(gòu)造相異的CCD可滿足不同場合的使用要求。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，其光敏區(qū)是MOS電容或光敏二極管構(gòu)造，消費工藝相對較簡單。它由光敏區(qū)陣列與移位存放器掃描電路組成，特點是處理信息速度快，外圍電路簡單，易實現(xiàn)實時控制，但獲取信息量小，不能處理復(fù)雜的圖像線陣CCD見圖1-3所示。面陣CCD的構(gòu)造要復(fù)雜得多，它由很多光敏區(qū)排列成一個方陣，并以一定的形式連接成一個器件，獲取信息量大，能處理

7、復(fù)雜的圖像。CCD的應(yīng)用四十年來，CCD器件及其應(yīng)用技術(shù)的研究獲得了驚人的進展，特別是在圖像傳感和非接觸測量領(lǐng)域的開展更為迅速。隨著CCD技術(shù)和理論的不斷開展，CCD技術(shù)應(yīng)用的廣度與深度必將越來越大。CCD是使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料集成，它可以根據(jù)照射在其面上的光線產(chǎn)生相應(yīng)的電荷信號，在通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成0或1的數(shù)字信號，這種數(shù)字信號經(jīng)過壓縮和程序排列后，可由閃速存儲器或硬盤卡保存即收光信號轉(zhuǎn)換成計算機能識別的電子圖像信號，可對被側(cè)物體進展準(zhǔn)確的測量、分析。含格狀排列像素的CCD應(yīng)用于數(shù)碼相機、光學(xué)掃瞄儀與攝影機的感光元件。其光效率可達70%能捕捉到70%的入射光，優(yōu)于傳統(tǒng)菲林底片的

8、2%，因此CCD迅速獲得天文學(xué)家的大量采用。 機所用的線性CCD影像經(jīng)透鏡成像于電容陣列外表后，依其亮度的強弱在每個電容單位上形成強弱不等的電荷。 機或掃瞄儀用的線性CCD每次捕捉一細長條的光影，而數(shù)碼相機或攝影機所用的平面式CCD那么一次捕捉一整張影像，或從中擷取一塊方形的區(qū)域。一旦完成曝光的動作，控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰的下一個單元，到達邊緣最后一個單元時，電荷訊號傳入放大器，轉(zhuǎn)變成電位。如此周著復(fù)始，直到整個影像都轉(zhuǎn)成電位，取樣并數(shù)位化之后存入內(nèi)存。儲存的影像可以傳送到打印機、儲存設(shè)備或顯示器。在數(shù)碼相機領(lǐng)域，CCD的應(yīng)用更是異彩紛呈。一般的彩色數(shù)碼相機是將拜爾濾鏡Bayer

9、 filter加裝在CCD上。每四個像素形成一個單元，一個負責(zé)過濾紅色、一個過濾藍色，兩個過濾綠色因為人眼對綠色比較敏感。結(jié)果每個像素都接收到感光訊號，但色彩分辨率不如感光分辨率。用三片CCD和分光棱鏡組成的3CCD系統(tǒng)能將顏色分得更好，分光棱鏡能把入射光分析成紅、藍、綠三種色光，由三片CCD各自負責(zé)其中一種色光的呈像。所有的專業(yè)級數(shù)位攝影機，和一部份的半專業(yè)級數(shù)位攝影機采用3CCD技術(shù)。目前，超高分辨率的CCD芯片仍相當(dāng)昂貴，裝備3CCD的高解析靜態(tài)照相機，其價位往往超出許多專業(yè)攝攝影者的預(yù)算。因此有些高檔相機使用旋轉(zhuǎn)式色彩濾鏡，兼顧高分辨率與忠實的色彩呈現(xiàn)。這類屢次成像的照相機只能用于拍攝

10、靜態(tài)物品。經(jīng)冷凍的CCD同時在1990年代初亦廣泛應(yīng)用于天文攝影與各種夜視裝置，而各大型天文臺亦不斷研發(fā)高像數(shù)CCD以拍攝極高解像之天體照片。CCD在天文學(xué)方面有一種奇妙的應(yīng)用方式，能使固定式的望遠鏡發(fā)揮有如帶追蹤望遠鏡的功能。方法是讓CCD上電荷讀取和挪動的方向與天體運行方向一致，速度也同步，以CCD導(dǎo)星不僅能使望遠鏡有效糾正追蹤誤差，還能使望遠鏡記錄到比原來更大的視場。一般的CCD大多能感應(yīng)紅外線，所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度或趨近零照度攝影機/照相機等。為了減低紅外線干擾，天文用CCD常以液態(tài)氮或半導(dǎo)體冷卻，因室溫下的物體會有紅外線的黑體幅射效應(yīng)。CCD對紅外線的敏感度造成另一

11、種效應(yīng)，各種裝備CCD的數(shù)碼相機或錄影機假設(shè)沒加裝紅外線濾鏡，很容易拍到遙控器發(fā)出的紅外線。降低溫度可減少電容陣列上的暗電流，增進CCD在低照度的敏感度，甚至對紫外線和可見光的敏感度也隨之提升信噪比進步。溫度噪聲、暗電流dark current和宇宙輻射都會影響CCD外表的像素。天文學(xué)家利用快門的開闔，讓CCD屢次曝光，取其平均值以緩解干擾效應(yīng)。為去除背景噪聲，要先在快門關(guān)閉時取影像訊號的平均值，即為暗框dark frame。然后翻開快門，獲得影像后減去暗框的值，再濾除系統(tǒng)噪聲暗點和亮點等等，得到更明晰的細節(jié)。天文攝影所用的冷卻CCD照相機必須以接環(huán)固定在成像位置，防止外來光線或震動影響；同時

12、亦因為大多數(shù)影像平臺生來笨重，要拍攝星系、星云等暗弱天體的影像，天文學(xué)家利用自動導(dǎo)星技術(shù)。大多數(shù)的自動導(dǎo)星系統(tǒng)使用額外的不同軸CCD監(jiān)測任何影像的偏移，然而也有一些系統(tǒng)將主鏡接駁在拍攝用之CCD相機上。以光學(xué)裝置把主鏡內(nèi)部份星光加進相機內(nèi)另一顆CCD導(dǎo)星裝置，能迅速偵測追蹤天體時的微小誤差，并自動調(diào)整驅(qū)動馬達以矯正誤差而不需另外裝置導(dǎo)星。一組用于紫外線影像處理用的CCDCCD為什么能看到紅外線?其實在CCD中，本來就對紅外光有感應(yīng),能看到紅外線，例如：使用黑白攝像機,在關(guān)掉亮堂電燈的情況下,開啟紅外燈,馬上可以看到影像。這是由于黑白攝像機本來就沒顏色，但在現(xiàn)實使用的彩色CCD多數(shù)看不到紅外線。

13、其實,彩色CCD也能識別和感應(yīng)到紅外線,但會干擾到D.S.P影像處理主芯片的運算以導(dǎo)致偏色,因此,在彩色CCD中為了讓其不偏色,在彩色CCD上頭黏的那片濾光片，讓它不能接收紅外線。從380nm-645nm穿透率是約93%,剛好就是可見光的范圍紫-靛-藍-綠-黃-橙-紅,就是彩虹的顏色嘛！600多nm是紅色光,在它往右以外,就叫紅外線,是紅色以外的光不是紅色的光,因為眼睛已經(jīng)看不到了,再來,380nm左右我們眼睛看到的是紫色,在380nm往左以外,就叫紫外線.CCD彩色數(shù)碼相機一般的彩色數(shù)碼相機是將拜爾濾鏡Bayer filter加裝在CCD上。每四個像素形成一個單元，一個負責(zé)過濾紅色、一個過濾

14、藍色，兩個過濾綠色因為人眼對綠色比較敏感。結(jié)果每個像素都接收到感光訊號，但色彩分辨率不如感光分辨率。用三片CCD和分光棱鏡組成的3CCD系統(tǒng)能將顏色分得更好，分光棱鏡能把入射光分析成紅、藍、綠三種色光，由三片CCD各自負責(zé)其中一種色光的呈像。所有的專業(yè)級數(shù)位攝影機，和一部份的半專業(yè)級數(shù)位攝影機采用3CCD技術(shù)。截至2005年，超高分辨率的CCD芯片仍相當(dāng)昂貴，裝備3CCD的高解析靜態(tài)照相機，其價位往往超出許多專業(yè)攝攝影者的預(yù)算。因此有些高檔相機使用旋轉(zhuǎn)式色彩濾鏡，兼顧高分辨率與忠實的色彩呈現(xiàn)。這類屢次成像的照像機只能用于拍攝靜態(tài)物品。CCD它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷

15、，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內(nèi)部的閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡保存，因此可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD外表受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完好的畫面。CCD在攝像機里是一個極其重要的部件，它起到將光線轉(zhuǎn)換成電信號的作用，類似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機的性能。衡量CCD好壞的指標(biāo)很多，有像素數(shù)量，CCD尺寸，靈敏度，信噪比等，其中像素數(shù)以及CCD尺寸是重要的指標(biāo)。像素數(shù)是指

16、CCD上感光元件的數(shù)量。攝像機拍攝的畫面可以理解為由很多個小的點組成，每個點就是一個像素。顯然，像素數(shù)越多，畫面就會越明晰，假設(shè)CCD沒有足夠的像素的話，拍攝出來的畫面的明晰度就會大受影響，因此，理論上CCD的像素數(shù)量應(yīng)該越多越好。但CCD像素數(shù)的增加會使制造本錢以及成品率下降，而且在現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)下，像素數(shù)增加到某一數(shù)量后，再增加對拍攝畫面明晰度的進步效果變得不明顯，因此，一般一百萬左右的像素數(shù)對一般的使用已經(jīng)足夠了。單CCD攝像機是指攝像機里只有一片CCD并用其進展亮度信號以及彩色信號的光電轉(zhuǎn)換，其中色度信號是用CCD上的一些特定的彩色遮罩裝置并結(jié)合后面的電路完成的。由于一片CCD同時完成亮

17、度信號和色度信號的轉(zhuǎn)換，因此難免兩全，使得拍攝出來的圖像在彩色復(fù)原上達不到專業(yè)程度的要求。為理解決這個問題，便出現(xiàn)了3CCD攝像機。3CCD，顧名思義，就是一臺攝像機使用了3片CCD。我們知道，光線假設(shè)通過一種特殊的棱鏡后，會被分為紅，綠，藍三種顏色，而這三種顏色就是我們電視使用的三基色，通過這三基色，就可以產(chǎn)生包括亮度信號在內(nèi)的所有電視信號。假設(shè)分別用一片CCD承受每一種顏色并轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)過電路處理后產(chǎn)生圖像信號，這樣，就構(gòu)成了一個3CCD系統(tǒng)。和單CCD相比，由于3CCD分別用3個CCD轉(zhuǎn)換紅，綠，藍信號，拍攝出來的圖像從彩色復(fù)原上要比單CCD來的自然，亮度以及明晰度也比單CCD好

18、。但由于使用了三片CCD，3CCD攝像機的價格要比單CCD貴很多。四色CCD是索尼公司在2003年推出的一種CCD新技術(shù)。四色即紅綠藍品紅RGBE相對與傳統(tǒng)的三色紅綠藍，四色CCD的色彩復(fù)原錯誤率進一步降低。因此使色彩復(fù)原更逼真。首款采用四色CCD的數(shù)碼相機是SNOY DSC-F828一款面陣CCD數(shù)碼相機規(guī)格表中的CCD一欄經(jīng)常寫著1/2.7英寸CCD等。這里的1/2.7英寸就是CCD的尺寸，實際上就是CCD對角線的長度?，F(xiàn)有的數(shù)碼相機一般采用1/2.7英寸、1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸的CCD。CCD是受光元件像素的集合體，接收透過鏡頭的光并將其轉(zhuǎn)換為電信號。在像素數(shù)一樣的情況下，

19、CCD尺寸越大單位像素就越大。這樣，單位像素可以搜集更多的光線，因此，理論上可以說有利于進步畫質(zhì)。但是，數(shù)碼相機畫質(zhì)的好壞不僅是由CCD決定的。鏡頭以及通過CCD輸出的電信號形成圖像的電路的性能等也可以影響到相機的畫質(zhì)。所謂的大尺寸CCD=高畫質(zhì)是不正確的。例如，雖然1/2.7英寸比1/1.8英寸尺寸小，但裝備1/2.7英寸CCD的數(shù)碼相機并沒有受到畫質(zhì)不好的批評。如今，袖珍數(shù)碼相機日趨小巧輕便，出于設(shè)計上的考慮，其中大多采用1/2.7英寸的小型CCD。順便說一句，1/2.7英寸的型有時也寫作inch，不過，在這里不是普通的1英寸=25.4mm。由于結(jié)合了CCD亮相前攝像機上使用的攝像管和顯示

20、方式，因此，習(xí)慣上采用比較特殊的尺寸。1/2.7英寸為6.6mm，1/1.8英寸約為9mm。CCD數(shù)碼攝像機CCD攝像機的選擇和分類CCD構(gòu)造及工作原理來源于中國儀器超市 cimart .cn的資料：CCD構(gòu)造包含感光二極管、并行信號存放器、并行信號存放器、信號放大器、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器等工程，將分別表達如下；1.感光二極管Photodiode2.并行信號存放器Shift Register：用于暫時儲存感光后產(chǎn)生的電荷。3.并行信號存放器Transfer Register：用于暫時儲存并行積存器的模擬信號并將電荷轉(zhuǎn)移放大。4.信號放大器：用于放大微弱電信號。5.數(shù)摸轉(zhuǎn)換器：將放大的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號

21、。CCD的工作原理由微型鏡頭、分色濾色片、感光層等三層，將分別表達如下；1.微型鏡頭微型鏡頭為CCD的第一層，我們知道，數(shù)碼相機成像的關(guān)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。但是進步采光率的方法也容易使畫質(zhì)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，而改由微型鏡片的外表積來決定。2.分色濾色片分色濾色片為CCD的第二層，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個那么是CMYK補色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點。首先，我們先理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

22、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彩節(jié)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(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來的顏色不及RGB的多。原色CCD的優(yōu)勢在于畫質(zhì)銳利，色彩真實，但缺點那么是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數(shù)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(shè)定在800以上3.感光層感光層為C

23、CD的第三層，這層主要是負責(zé)將穿過濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號，并將信號傳送到影像處理芯片，將影像復(fù)原。CCD芯片就像人的視網(wǎng)膜，是攝像頭的核心。目前我國尚無才能制造，市場上大部分?jǐn)z像頭采用的是日本SONY、SHARP、松下、富士等公司消費的芯片，如今韓國三星等也有才能消費，但質(zhì)量就要稍遜一籌。因為芯片消費時產(chǎn)生不同等級，各廠家獲得途徑不同等原因，造成CCD采集效果也大不一樣。在購置時，可以采取如下方法檢測：接通電源，連接視頻電纜到監(jiān)視器，關(guān)閉鏡頭光圈，看圖像全黑時是否有亮點，屏幕上雪花大不大，這些是檢測CCD芯片最簡單直接的方法，而且不需要其它專用儀器。然后可以翻開光圈，看一個靜物，假設(shè)是彩色

24、攝像頭，最好攝取一個色彩鮮艷的物體，查看監(jiān)視器上的圖像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的復(fù)原景物的色彩，使物體看起來明晰自然；而殘次品的圖像就會有偏色現(xiàn)象，即使面對一張白紙，圖像也會顯示藍色或紅色。個別CCD由于消費車間的灰塵，CCD靶面上會有雜質(zhì)，在一般情況下，雜質(zhì)不會影響圖像，但在弱光或顯微攝像時，細小的灰塵也會造成不良的后果，假設(shè)用于此類工作，一定要仔細挑選。1、依成像色彩劃分彩色攝像機：適用于景物細部區(qū)分，如區(qū)分穿著或景物的顏色。黑白攝像機：適用于光線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的位置或挪動時，可選用黑白攝像機。2、依分辨率靈敏度等劃分影像

25、像素在38萬以下的為一般型，其中尤以25萬像素512*492、分辨率為400線的產(chǎn)品最普遍。影像像素在38萬以上的高分辨率型。3、按CCD靶面大小劃分CCD芯片已經(jīng)開發(fā)出多種尺寸：目前采用的芯片大多數(shù)為1/3和1/4。在購置攝像頭時，特別是對攝像角度有比較嚴(yán)格要求的時候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的明晰度。1英寸-靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm，對角線16mm。2/3英寸-靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm，對角線11mm。1/2英寸-靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm，對角線8mm。1/3英寸-靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm，對角線

26、6mm。1/4英寸-靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm，對角線4mm。4、按掃描制式劃分PAL制、NTSC制。中國采用隔行掃描PAL制式黑白為CCIR，標(biāo)準(zhǔn)為625行，50場，只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標(biāo)準(zhǔn)制式。另外，日本為NTSC制式，525行，60場黑白為EIA。5、依供電電源劃分110VACNTSC制式多屬此類；220VAC 24VAC 12VDC 9VDC微型攝像機多屬此類。6、按同步方式劃分內(nèi)同步：用攝像機內(nèi)同步信號發(fā)生電路產(chǎn)生的同步信號來完成操作。外同步：使用一個外同步信號發(fā)生器，將同步信號送入攝像機的外同步輸入端。功率同步線性鎖定，line lock：用攝像機AC電源完

27、成垂直推動同步。外VD同步：將攝像機信號電纜上的VD同步脈沖輸入完成外VD同步。多臺攝像機外同步：對多臺攝像機固定外同步，使每一臺攝像機可以在同樣的條件下作業(yè)，因各攝像機同步，這樣即使其中一臺攝像機轉(zhuǎn)換到其他景物，同步攝像機的畫面亦不會失真。7、按照度劃分，CCD又分為：普通型正常工作所需照度13LUX月光型正常工作所需照度0.1LUX左右星光型正常工作所需照度0.01LUX以下紅外型采用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像CCD彩色攝像機的主要技術(shù)指標(biāo)CCD尺寸，亦即攝像機靶面。原多為1/2英寸，如今1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。CCD像素，是CCD的主要性能指

28、標(biāo)，它決定了顯示圖像的明晰程度，分辨率越高，圖像細節(jié)的表現(xiàn)越好。CCD是由面陣感光元素組成，每一個元素稱為像素，像素越多，圖像越明晰。如今市場上大多以25萬和38萬像素為劃界，38萬像素以上者為高明晰度攝像機。程度分辨率。彩色攝像機的典型分辨率是在320到500電視線之間，主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。分辨率是用電視線簡稱線TV LINES來表示的，彩色攝像頭的分辨率在330500線之間。分辨率與CCD和鏡頭有關(guān)，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān)，通常規(guī)律是1MHz的頻帶寬度相當(dāng)于明晰度為80線。頻帶越寬，圖像越明晰，線數(shù)值相對越大。最小照度，也稱為靈敏

29、度。是CCD對環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯LUX，數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝像機可工作在很暗條件，23lux屬一般照度，如今也有低于1lux的普通攝像機問世。掃描制式。有PAL制和NTSC制之分。攝像機電源。交流有220V、110V、24V，直流為12V或9V。信噪比。典型值為46db，假設(shè)為50db，那么圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；假設(shè)為60db，那么圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。視頻輸出。多為1Vp-p、75，均采用BNC接頭。鏡頭安裝方式。有C和CS方式，二者間不同之處在于感光間隔 不同。C

30、CD彩色攝像機的可調(diào)整功能同步方式的選擇A、對單臺攝像機而言，主要的同步方式有以下三種：內(nèi)同步-利用攝像機內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號來完成操作。外同步-利用一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現(xiàn)同步。電源同步-也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步。B、對于多攝像機系統(tǒng)，希望所有的視頻輸入信號是垂直同步的，這樣在變換攝像機輸出時，不會造成畫面失真，但是由于多攝像機系統(tǒng)中的各臺攝像機供電可能取自三相電源中的不同相位，甚至整個系統(tǒng)與交流電源不同步，此時可采取的措施有：均采用同一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送入各臺

31、攝像機的外同步輸入端來調(diào)節(jié)同步。調(diào)節(jié)各臺攝像機的相位調(diào)節(jié)電位器，因攝像機在出廠時，其垂直同步是與交流電的上升沿正過零點同相的，故使用相位延遲電路可使每臺攝像機有不同的相移，從而獲得適宜的垂直同步，相位調(diào)整范圍0360度。自動增益控制所有攝像機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機的自動增益控制AGC電路去探測視頻信號的電平，適時地開關(guān)AGC，從而使攝像機可以在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而進步圖像信號的強

32、度來獲得明晰的圖像。背景光補償通常，攝像機的AGC工作點是通過對整個視場的內(nèi)容作平均來確定的，但假設(shè)視場中包含一個很亮的背景區(qū)域和一個很暗的前景目的，那么此時確定的AGC工作點有可能對于前景目的是不夠適宜的，背景光補償有可能改善前景目的顯示狀況。當(dāng)背景光補償為開啟時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域求平均來確定其AGC工作點，此時假設(shè)前景目的位于該子區(qū)域內(nèi)時，那么前景目的的可視性有望改善。電子快門在CCD攝像機內(nèi)，是用光學(xué)電控影像外表的電荷積累時間來操縱快門。電子快門控制攝像機CCD的累積時間，當(dāng)電子快門關(guān)閉時，對NTSC攝像機，其CCD累積時間為1/60秒；對于PAL攝像機，那么為1/50秒。

33、當(dāng)攝像機的電子快門翻開時，對于NTSC攝像機，其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的范圍；對于PAL型攝像機，其電子快門那么以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的范圍。當(dāng)電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝像機的靈敏度，然而，較高的快門速度對于觀察運動圖像會產(chǎn)生一個停頓動作效應(yīng)，這將大大地增加攝像機的動態(tài)分辨率。白平衡白平衡只用于彩色攝像機，其用處是實現(xiàn)攝像機圖像能準(zhǔn)確反映景物狀況，有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。A、自動白平衡連續(xù)方式-此時白平衡設(shè)置將隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為28006000K。這種方

34、式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對于景物中很少甚至沒有白色時，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最正確的彩色效果。按鈕方式-先將攝像機對準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色目的，然后將自動方式開關(guān)從手動撥到設(shè)置位置，保存在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止，在白平衡被執(zhí)行后，將自動方式開關(guān)撥回手動位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時白平衡設(shè)置將保持在攝像機的存儲器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?，其范圍?30010000K，在此期間，即使攝像機斷電也不會喪失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為準(zhǔn)確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場合。B、手動白平衡開手動白平衡將關(guān)閉自動白平衡，此時改變圖像的紅色或藍色

35、狀況有多達107個等級供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少藍色各一個等級。除次之外，有的攝像機還有將白平衡固定在3200K白熾燈程度和5500K日光程度等檔次命令。色彩調(diào)整對于大多數(shù)應(yīng)用而言，是不需要對攝像機作色彩調(diào)整的，如需調(diào)整那么需細心調(diào)整以免影響其他色彩，可調(diào)色彩方式有：紅色-黃色色彩增加，此時將紅色向洋紅色挪動一步。紅色-黃色色彩減少，此時將紅色向黃色挪動一步。藍色-黃色色彩增加，此時將藍色向青藍色挪動一步。藍色-黃色色彩減少，此時將藍色向洋紅色挪動一步。CCD攝像機主要技術(shù)參數(shù)解釋1.什么是CCD攝像機?CCD是Charge Coupled Device電荷耦合器件的縮寫，

36、它是一種半導(dǎo)體成像器件，因此具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優(yōu)點。2.CCD攝像機的工作方式被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下，逐點外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監(jiān)視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像一樣的視頻圖像。3.分辨率的選擇評估攝像機分辨率的指標(biāo)是程度分辨率，其單位為線對，即成像后可以分辨的黑白線對的數(shù)目。常用的黑白攝像機的分辨率一般為380-600，彩色為380-480，其數(shù)值越大成像越明晰。一般的監(jiān)視場合，用400線左右的黑白攝像機就可以滿足要

37、求。而對于醫(yī)療、圖像處理等特殊場合，用600線的攝像機能得到更明晰的圖像。4.成像靈敏度通常用最低環(huán)境照度要求來說明攝像機靈敏度，黑白攝像機的靈敏度大約是0.02-0.5Lux勒克斯，彩色攝像機多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機用于普通的監(jiān)視場合；在夜間使用或環(huán)境光線較弱時，推薦使用0.02Lux的攝像機。與近紅外燈配合使用時，也必須使用低照度的攝像機。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關(guān)，0.97Lux/F0.75相當(dāng)于2.5Lux/F1.2相當(dāng)于3.4Lux/F1.參考環(huán)境照度：夏日陽光下100000 Lux陰天室外10000Lux電視臺演播室1000Lux距60W臺燈60cm桌面300Lux室內(nèi)日光燈100Lux黃昏室內(nèi)10Lux 20cm處燭光10-15Lux夜間路燈0.1Lux 5.電子快門電子快門的時間在1/50-1/100000秒之間，攝像機的電子快門一般設(shè)置為自動電子快門方式，可根據(jù)環(huán)境的亮暗自動調(diào)節(jié)快門時間，得到明晰的圖像。有些攝像機允