CCD攝像頭性能技術(shù)詳解

科學(xué)級CCD支持神經(jīng)系統和腦成像；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)洞測試成像；核子成像；科學(xué)目標跟蹤及遠程偵察。

數字化

ProgRes CCD 攝像頭支持及控制(選項)：

• 灰階數量決定圖片的素質(zhì)和對比。
  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　(2^14+x)

• 較多的位 - 增加資料深度 (datadepth)，因此可提供更豐富的信息。

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

火線(xiàn) (firewire) 與 萬(wàn)用串行總線(xiàn) (USB) 之優(yōu)缺點(diǎn)比較

所有 ProgRes CCD 攝像頭都備有火線(xiàn) (IEEE1394a)技術(shù)。

　

IEEE1394a 火線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn) 　保證頻寬 400Mbps，其中之 　　 320Mbps可用作數據傳輸 　電源提供可達8W 　電壓范圍為 8到32V 　只需一條傳輸線(xiàn) 　可同時(shí)裝置多臺攝影機 　對等式(P2P) 連結 　可用遠距離光纖延伸線(xiàn) 　與IEEE1394b 兼容	USB2.0 的優(yōu)點(diǎn) 　大部份現有計算機都會(huì )備有 USB2.0 　　 接口
IEEE1394a 火線(xiàn)的缺點(diǎn) 　不是所有計算機都會(huì )備有火線(xiàn)接口 　加裝火線(xiàn)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*大 2.5W 　傳輸線(xiàn)*長(cháng)10m 　主仆式(Master toslave) 連結， 　　 沒(méi)有對等式 (P2P)連結 　沒(méi)有升級計劃

注：USB ( 萬(wàn)用串行總線(xiàn))的英文全名是 Universal SerialBus。對等式 Peer-to-Peer (P2P) 技術(shù)能讓使用者「直接互相分享」。

1394a 火線(xiàn)是當今較強的解決方案，因為它可提供快捷的傳輸速度以及足夠的電源，適合ProgRes專(zhuān)業(yè)CCD 攝像頭應用。下一代的火線(xiàn)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	電子封包	電壓
芯片輸出訊號	電壓 (模擬)	位 (數字)
相機輸出訊號	位 (數字)	位 (數字)
充填因子 (Fill factor)	高	中
系統噪聲	低	中
系統復雜性	高	低
感光組件復雜性	低	高
相對的系統價(jià)格	較高	較低
效能	CCD	CMOS
響應度 (responsitivity)	中	稍好
動(dòng)態(tài)范圍	高	中
一致性	高	低至中
統一快門(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(chēng)，是電荷藕合組件，也稱(chēng)為"數字攝影頭"或"數字攝影　　　　　機"。
　CMOS 是 Complementary Metal-Oxide Semiconductor 的簡(jiǎn)稱(chēng)，是互補性氧化金屬半導體。
　提高 Fill Factor (單一畫(huà)素中可吸收光的面積對整個(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。
　響應度 (responsitivity) 為感光組件每單位光的響應。

ProgRes 制冷 (散熱) - cooled CCD

• 適當的排列內建零組件。
  - "兩塊電路板"解決方案。
  - 適當的相機組裝。
  - 制冷組件、風(fēng)扇及金屬外殼。
• 內建零組件。
  - 可感測熱電。
  - 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。
• 相機內部電源管理。
  - 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。
  - 對稱(chēng)的電路板提供良好數據再現性。
• 穩定的制冷。
  - 擷取的影像可再現。
  - 短時(shí)間與長(cháng)時(shí)間曝光都穩定。

模擬增益 (AnalogueGain)

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