理论知识
CCD摄像机的选择和分类
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时间:2012-04-13 15:38:59

  CCD结构包含感光二极管、并行信号寄存器、并行信号寄存器、信号放大器、数摸转换器等项目,将分别叙述如下;

  1. 感光二极管(Photodiode)

  2. 并行信号寄存器(Shift Register):用于暂时储存感光后产生的电荷。

  3. 并行信号寄存器(Transfer Register):用于暂时储存并行积存器的模拟信号并将电荷转移放大。

  4. 信号放大器:用于放大微弱电信号。

  5. 数摸转换器:将放大的电信号转换成数字信号。

 

  CCD的工作原理由微型镜头、分色滤色片、感光层等三层,将分别叙述如下;

  1. 微型镜头

  微型镜头为CCD的第一层,我们知道,数码相机成像的关键是在于其感光层,为了扩展CCD的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。

  2. 分色滤色片

  分色滤色片为CCD的第二层,目前有两种分色方式,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB即三原色分色法,几乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue,这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中,CMYK更为适用,但其调节出来的颜色不及RGB的多。

  原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的数码相机,在ISO感光度上多半不会超过400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,补色CCD可以容忍较高的感光度,一般都可设定在800以上

  3. 感光层

  感光层为CCD的第三层,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原。

 

  CCD芯片就像人的视网膜,是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造,市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、富士等公司生产的芯片,现在韩国三星等也有能力生产,但质量就要稍逊一筹。因为芯片生产时产生不同等级,各厂家获得途径不同等原因,造成CCD采集效果也大不相同。在购买时,可以采取如下方法检测:接通电源,连接视频电缆到监视器,关闭镜头光圈,看图像全黑时是否有亮点,屏幕上雪花大不大,这些是检测CCD芯片最简单直接的方法,而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈,看一个静物,如果是彩色摄像头,最好摄取一个色彩鲜艳的物体,查看监视器上的图像是否偏色,扭曲,色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩,使物体看起来清晰自然;而残次品的图像就会有偏色现象,即使面对一张白纸,图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘,CCD靶面上会有杂质,在一般情况下,杂质不会影响图像,但在弱光或显微摄像时,细小的灰尘也会造成不良的后果,如果用于此类工作,一定要仔细挑选。

  1、依成像色彩划分

  彩色摄像机:适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色。

  黑白摄像机:适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区,在仅监视景物的位置或移动时,可选用黑白摄像机。

 

  2、依分辨率灵敏度等划分

  影像像素在38万以下的为一般型,其中尤以25万像素(512*492)、分辨率为400线的产品最普遍。

  影像像素在38万以上的高分辨率型。

 

  3、按CCD靶面大小划分

  CCD芯片已经开发出多种尺寸:

  目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买摄像头时,特别是对摄像角度有比较严格要求的时候,CCD靶面的大小,CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

  1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线16mm。

  2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm,对角线11mm。

  1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm,对角线8mm。

  1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm,对角线6mm。

  1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm,对角线4mm。

  4、按扫描制式划分

  PAL制、NTSC制。 中国采用隔行扫描(PAL)制式(黑白为CCIR),标准为625行,50场,只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外,日本为NTSC制式,525行,60场(黑白为EIA)。

 

  5、依供电电源划分

  110VAC(NTSC制式多属此类);

  220VAC

  24VAC

  12VDC

  9VDC(微型摄像机多属此类)。

 

  6、按同步方式划分

  内同步:用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

  外同步:使用一个外同步信号发生器,将同步信号送入摄像机的外同步输入端。

  功率同步(线性锁定,line lock):用摄像机AC电源完成垂直推动同步。

  外VD同步:将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。

  多台摄像机外同步:对多台摄像机固定外同步,使每一台摄像机可以在同样的条件下作业,因各摄像机同步,这样即使其中一台摄像机转换到其他景物,同步摄像机的画面亦不会失真。

 

  7、按照度划分,CCD又分为:

  普通型 正常工作所需照度1~3LUX

  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

  红外型 采用红外灯照明,在没有光线的情况下也可以成像

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