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技術(shù)文章

CCD攝像頭的性能詳細(xì)技術(shù)講解

點(diǎn)擊次數(shù)：2168 發(fā)布時(shí)間：2008-1-17

CCD攝像頭的性能詳細(xì)技術(shù)講解

CCD攝像頭的性能詳細(xì)技術(shù)講解

科學(xué)級(jí)CCD支持神經(jīng)系統(tǒng)和腦成像；生物自發(fā)熒光和冷光成像；熱成像；夜視成像；空氣動(dòng)力學(xué)成像；
Cortical成像；真空成像；Raman顯微鏡成像；化學(xué)發(fā)光成像；風(fēng)洞測(cè)試成像；核子成像；科學(xué)目標(biāo)跟
蹤及遠(yuǎn)程偵察。

數(shù)字化


ProgRes CCD 攝影機(jī)支持及控制(選項(xiàng))：
  • 灰階數(shù)量決定圖片的素質(zhì)和對(duì)比。
    8位 -　 256灰階　(28)
    10位 -　 1024灰階　(210)
    12位 -　 4096灰階　(212)
    14位 - 　16384灰階　(214)
    14+x位 >　16384灰階　(214+x)
  • 較多的位 - 增加資料深度 (data depth)，因此可提供更豐富的信息。

　注：bit 是 BInary digiT 的縮寫(xiě)，稱為"位"，也稱為"比特"。

火線 (firewire) 與 萬(wàn)用串行總線 (USB) 之優(yōu)缺點(diǎn)比較
所有 ProgRes CCD 攝影機(jī)都備有火線 (IEEE1394a) 技術(shù)。　

IEEE1394a 火線的優(yōu)點(diǎn)
　保證頻寬 400Mbps，其中之
　　 320Mbps 可用作數(shù)據(jù)傳輸
　電源提供可達(dá) 8W
　電壓范圍為 8 到 32V
　只需一條傳輸線
　可同時(shí)裝置多臺(tái)攝影機(jī)
　對(duì)等式 (P2P) 連結(jié)
　可用遠(yuǎn)距離光纖延伸線
　與 IEEE1394b 兼容
　
USB2.0 的優(yōu)點(diǎn)
　大部份現(xiàn)有計(jì)算機(jī)都會(huì)備有 USB2.0
　　 接口
IEEE1394a 火線的缺點(diǎn)
　不是所有計(jì)算機(jī)都會(huì)備有火線接口
　加裝火線適配卡
USB2.0 的缺點(diǎn)
　典型頻寬為 150 到 200Mbps
　理論頻寬 480Mbps
　不保證頻寬
　電源提供zui大 2.5W
　傳輸線zui長(zhǎng) 10m
　主仆式 (Master to slave) 連結(jié)，
　　 沒(méi)有對(duì)等式 (P2P) 連結(jié)
　沒(méi)有升級(jí)計(jì)劃

　注：USB ( 萬(wàn)用串行總線)的英文全名是 Universal Serial Bus。
　　　對(duì)等式 Peer-to-Peer (P2P) 技術(shù)能讓使用者「直接互相分享」。
1394a 火線是當(dāng)今較強(qiáng)的解決方案，因?yàn)樗商峁┛旖莸膫鬏斔俣纫约白銐虻碾娫?，適合
ProgRes 專業(yè)CCD 攝影機(jī)應(yīng)用 。
下一代的火線擁有更快的傳輸速度：1394b 將擁有 800Mbps 的頻寬。
 
　CCD 與 CMOS 影像感光組件之特點(diǎn)與效能比較

特點(diǎn)
CCD
CMOS
畫(huà)素輸出訊號(hào)
電子封包
電壓
芯片輸出訊號(hào)
電壓 (模擬)
位 (數(shù)字)
相機(jī)輸出訊號(hào)
位 (數(shù)字)
位 (數(shù)字)
充填因子 (Fill factor)
高
中
系統(tǒng)噪聲
低
中
系統(tǒng)復(fù)雜性
高
低
感光組件復(fù)雜性
低
高
相對(duì)的系統(tǒng)價(jià)格
較高
較低
效能
CCD
CMOS
響應(yīng)度 (responsitivity)
中
稍好
動(dòng)態(tài)范圍
高
中
一致性
高
低至中
統(tǒng)一快門(mén) (unifrom shuttering)
快，普通
拙劣的
速度
中至高
較高
窗口變化 (windowing)
有限
廣泛
抗模糊 (anti-blooming)
高至無(wú)
高

　注：CCD 是 Charge-Coupled Device 的簡(jiǎn)稱，是電荷藕合組件，也稱為"數(shù)字?jǐn)z影頭"或"數(shù)字?jǐn)z影機(jī)"。
　　　CMOS 是 Complementary Metal-Oxide Semiconductor 的簡(jiǎn)稱，是互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體。
　　　提高 Fill Factor (單一畫(huà)素中可吸收光的面積對(duì)整個(gè)畫(huà)素的比例)，可有效做到提升敏感度、放大面積
　　　 (全片幅) 和降低噪聲的影響。
　　　響應(yīng)度 (responsitivity) 為感光組件每單位光的響應(yīng)。
 
　ProgRes 制冷 (散熱) - cooled CCD
  • 適當(dāng)?shù)呐帕袃?nèi)建零組件。
    - "兩塊電路板" 解決方案。
    - 適當(dāng)?shù)南鄼C(jī)組裝。
    - 制冷組件、風(fēng)扇及金屬外殼。
  • 內(nèi)建零組件。
    - 可感測(cè)熱電。
    - 高品質(zhì)。
    - 有利的尺寸 (零組件并非一定要用到極限)。
    - 電源管理。
  • 相機(jī)內(nèi)部電源管理。
    -     沒(méi)有產(chǎn)生的熱能不需排出。
  • 整個(gè)感光面積都擁有一致情況。
    - 對(duì)稱的電路板提供良好數(shù)據(jù)再現(xiàn)性。
  • 穩(wěn)定的制冷。
    - 擷取的影像可再現(xiàn)。
    - 短時(shí)間與長(zhǎng)時(shí)間曝光都穩(wěn)定。

模擬增益 (Analogue Gain)

模擬增益zui多增加八倍的敏感度。
短時(shí)間曝光也行 (螢光及暗視野)。

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