專題：CCD

SkySeraph NOV.3th 2010? HQU

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Latest Modified Date：NOV.5th 2010?HQU

入門

http://wenku.baidu.com/view/3a9b661c59eef8c75fbfb3fc.html? 從諾貝爾獎(jiǎng)看CCD的前世今生

http://wenku.baidu.com/album/view/8656cebff121dd36a32d8277 ??CCD專題資料

http://www.allwiki.com/wiki/%E6%95%B0%E7%A0%81%E7%9B%B8%E6%9C%BA%E8%B5%84%E6%BA%90%E9%A1%B5%E9%9D%A2? 天下維客

基本概念

CCD	Charge Coupled Device? 電荷耦合器
像素pixel	像素是感光點(diǎn)(感光二極管)的個(gè)數(shù)；有效像素是計(jì)算后恢復(fù)的像素個(gè)數(shù)，一般大于實(shí)際像素 8bpp(比特每像素)=256色，16bpp=高彩色，24bpp=真彩色，48bpp用于專業(yè)掃描儀； <=256色的圖像通常以塊或平面格式存儲(chǔ)在顯存中，顯存中的每一個(gè)像素是到調(diào)色板的顏色組的索引值；
兆像素magepixel	=1百萬(wàn)個(gè)像素；
Fill Factor填充因子	CCD實(shí)際感光面積占像素面積的比值，影響靈敏度，隔行傳輸式實(shí)際值30%
Well Capacity井深	像素可堆積的電荷的多少，85k/350k，影響靈敏度，衡量動(dòng)力學(xué)范圍Dynamic Range
Dynamic Range	描述從CCD中可以得到多少數(shù)量的灰度級(jí)別，用來(lái)表示飽和電壓和攝像頭隨機(jī)噪聲比率
?	?

成像系統(tǒng)組成

CCD參數(shù)

http://skyseraph.blog.51cto.com/1955637/416151? 深入說(shuō)說(shuō)CCD參數(shù)

http://wenku.baidu.com/view/b047ceea551810a6f524864f.html? CCD與光源

感光元件大小	?
Field Of View	實(shí)際視場(chǎng)=CCD(垂直*水平)/光學(xué)放大倍數(shù)
Primary Magnification	PMAG=CCD大小mm/視場(chǎng)范圍mm
解析度	?
MTF	?
DOF=Depth Of Field	?
行頻/幀頻	每秒掃描多少線/每秒多少副畫(huà)
像元	CCD芯片的最小組成單元，在一個(gè)積分周期內(nèi)，每個(gè)像元受光照后產(chǎn)生電荷，之后電荷轉(zhuǎn)移，信號(hào)讀取。

像元衡量指標(biāo)

像元大小	像元尺寸越大，傳遞函數(shù)越高
像元數(shù)量	像元數(shù)越多，分辨率越高?????????????
行頻	單位時(shí)間（s）內(nèi)所能掃過(guò)的行數(shù)
數(shù)據(jù)率	單位時(shí)間（s）內(nèi)所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)

參考：

http://zazaniao.blog.163.com/blog/static/142145052008112184032965/? 像元衡量指標(biāo)

http://www.cnblogs.com/aa2004/archive/2005/06/24/180535.html? 像素與CCD之間的秘密

性能及性能指標(biāo)

http://skyseraph.blog.51cto.com/1955637/416157 CCD攝像機(jī)性能及性能指標(biāo)

CCD &CMOS

?	CCD	CMOS
電路更改	方便	固定
速度	慢	快
噪聲	好	差
靈敏度	好	差
功耗	毫安級(jí)	微安級(jí)
成本	高	低
設(shè)計(jì)	?單一感光器	感光器連接放大器
?	?	?

CCD的優(yōu)勢(shì)在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。

在相同分辨率下，CMOS價(jià)格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來(lái)說(shuō)要低一些。

CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上，工作原理沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。

CCD在圖像的質(zhì)量上更有優(yōu)勢(shì)。而常見(jiàn)的高速相機(jī)則會(huì)采用CMOS芯片。

參考：

http://www.dalsa.com/corp/markets/ccd_vs_cmos.aspx? CCD & CMOS

http://www.xamv.com/xiazai/8.html? CCD與CMOS對(duì)比

CCD分類

線陣 & 面陣	二維圖像的獲取、每行的像元總數(shù)、成本
工作方式[僅Area]	FT(Frame Transfer)、IT(Interline Transfer)、FIT行幀轉(zhuǎn)移型
掃描/傳輸方式	全幀F(xiàn)ull Frame & 隔行interline ：專業(yè)級(jí)&民用級(jí)
CCD靶面大小[1]	1/3'、1/4'、1/2'、2/3'、1'
供電電源	100-115VAC（NTSC制式多屬此類）， 220VAC， 24VAC?? 12VDC或9VDC（微型攝像機(jī)多屬此類）
采光方式	前照式&背照式

注[1] CCD的尺寸沿襲了CCTV對(duì)圖像尺寸的要求，長(zhǎng)寬比為4:3

參考：http://www.allwiki.com/wiki/%E7%BA%BF%E9%98%B5CCD 線陣CCD

CCD工業(yè)相機(jī)類型

一、面陣CCD：允許拍攝者在任何快門速度下一次曝光拍攝移動(dòng)物體。

二、線陣CCD：用一排像素掃描過(guò)圖片，做三次曝光——分別對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三色濾鏡，正如名稱所表示的，線性傳感器是捕捉一維圖像。初期應(yīng)用于廣告界拍攝靜態(tài)圖像，線性陣列，處理高分辨率的圖像時(shí)，受局限于非移動(dòng)的連續(xù)光照的物體。! u3 w" G% Z$ L# d

三、三線傳感器CCD： ?在三線傳感器中，三排并行的像素分別覆蓋 RGB濾鏡，當(dāng)捕捉彩色圖片時(shí)，完整的彩色圖片由多排的像素來(lái)組合成。三線CCD傳感器多用于高端數(shù)碼相機(jī)，以產(chǎn)生高的分辨率和光譜色階。

四、交織傳輸CCD：? 這種傳感器利用單獨(dú)的陣列攝取圖像和電量轉(zhuǎn)化，允許在拍攝下一圖像時(shí)在讀取當(dāng)前圖像。交織傳輸CCD通常用于低端數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)和拍攝動(dòng)畫(huà)的廣播拍攝機(jī)。

五、全幅面CCD： 此種CCD 具有更多電量處理能力，更好動(dòng)態(tài)范圍，低噪音和傳輸光學(xué)分辨率，全幅面CCD 允許即時(shí)拍攝全彩圖片。全幅面 CCD由并行浮點(diǎn)寄存器、串行浮點(diǎn)寄存器和信號(hào)輸出放大器組成。全幅面CCD 曝光是由機(jī)械快門或閘門控制去保存圖像，并行寄存器用于測(cè)光和讀取測(cè)光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收?qǐng)D像信息并把它分成離散的由數(shù)目決定量化的元素。這些信息流就會(huì)由并行寄存器流向串行寄存器。此過(guò)程反復(fù)執(zhí)行，直到所有的信息傳輸完畢。接著，系統(tǒng)進(jìn)行精確的圖像重組。

參考：http://www.vihome.com.cn/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=5523&highlight=ccd

CCD接口

詳見(jiàn)?總線接口概總?

CCD執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

CCIR	歐洲標(biāo)準(zhǔn)
RS170(EIA)	美洲標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)碼相機(jī)曝光

整個(gè)流程

1． 機(jī)械快門打開(kāi)，CCD曝光

2． 在CCD內(nèi)部光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)

3． 快門關(guān)閉，阻塞光線。

4． 電量傳送到CCD輸出口轉(zhuǎn)化為信號(hào)。

5． 信號(hào)被數(shù)字化，數(shù)字資料輸入內(nèi)存。

6． 圖像資料被進(jìn)行處理，顯示在LCD或電腦上。

參考：http://www.vihome.com.cn/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=5523&highlight=ccd

產(chǎn)品產(chǎn)商

產(chǎn)商

索尼SONY、飛利浦、NEC、柯達(dá)公司。。。

前七大廠商皆為日系廠商，占了全球98.5%的市場(chǎng)份額

國(guó)內(nèi)CCD研究

在中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)按主題相關(guān)度排序，對(duì)2003-2010年間FPGA設(shè)計(jì)CCD驅(qū)動(dòng)的論文抽取了前52篇進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到了CCD研究現(xiàn)狀的大致情況：

CCD芯片選用情況：??

??? DALSA公司	14篇——4篇線陣；3篇TDI線陣；5篇全幀面陣；2篇幀轉(zhuǎn)移面陣；???
??? TOSHIBA公司	10篇——全部為線陣CCD。
??? SONY公司	5篇——全部為行間轉(zhuǎn)移（面陣）CCD。
??? E2V公司	5篇——全部為幀轉(zhuǎn)移（面陣）CCD。
??? Kodak公司	4篇——3篇行間轉(zhuǎn)移面陣；1篇全幀面陣為最新發(fā)表論文。
??? Sarnoff公司	2篇——都為幀轉(zhuǎn)移（面陣）CCD。
??? Fairchild公司	2篇——都為全幀面陣CCD。
??? ATMEL公司	3篇——2篇線陣；1篇幀轉(zhuǎn)移CCD為最新發(fā)表論文。

根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果，目前國(guó)內(nèi)CCD論文研究的分布特點(diǎn)：

??? 線陣CCD研究集中在TOSHIBA公司CCD上，DALSA公司和ATMEL公司線陣CCD研究也有少量；

??? TDI 線陣CCD研究對(duì)DALSA公司IL-E2有3篇論文；

??? 行間轉(zhuǎn)移面陣CCD研究造型集中在SONY公司和Kodak公司；

??? 幀轉(zhuǎn)移面陣CCD選型集中在E2V公司，少數(shù)為DALSA公司、Sarnoff公司及ATMEL公司；

??? 全幀面陣CCD的造型集中在DALSA公司，少數(shù)為Fairchild和Kodak公司。

CCD攝像頭芯片

TOSHIBA公司主要線陣CCD產(chǎn)品型號(hào)： TCD103D、TCD132D、TCD1251UD、TCD1501D、TCD1703C、TCD1500C、TCD1200D、TCD1208P、TCD1209D、TCD2252D、TCD1702C、TCD2901D、TCD2557D、TCD1304AP等。

NEC公司主要線陣CCD產(chǎn)品型號(hào)：

D3573D、D3777CY、D3778CY、D3733D、D3737D、D3794CY、D8890CY、D8891CY、D3798CY、D3594D

D3597CY、D3598CY、D3599CY、D3599CY、D8861CY、D8873CY、D8873D、D8823D、D8870CY、D8870ES、D8871CY、D8872CY

SONY公司主要線陣CCD產(chǎn)品型號(hào)：ILX516K、ILX520K、ILX101K、LX518K、ILX519KA、ILX522K、ILX531A、ILX181K、ILX182K、ILX532A、ILX532A、ILX533K、ILX533KB、ILX539KA、ILX539K、ILX540K、ILX540M、ILX540L、ILX551B、ILX551A

??

CCD結(jié)構(gòu)與工作原理

CCD芯片的工作方式：光電轉(zhuǎn)換、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化為電壓量

參考：

http://wenku.baidu.com/view/cf85fc335a8102d276a22fe6.html? CCD的工作原理及應(yīng)用現(xiàn)狀

http://wenku.baidu.com/view/ec5fb56fb84ae45c3b358c4d.html? CCD攝像器件工作原理、驅(qū)動(dòng)方式及應(yīng)用

http://wenku.baidu.com/view/2adfef1755270722192ef7de.html?? 三種CCD工作原理的剖析

?

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【专题】CCD的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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