CCD攝像頭性能技術(shù)詳解

科學(xué)級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(biāo)跟蹤及遠(yuǎn)程偵察。

數(shù)字化

ProgRes CCD 攝像頭支持及控制(選項)：

• 灰階數(shù)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，稱為"位"，也稱為"比特"。

火線 (firewire) 與 萬用串行總線 (USB) 之優(yōu)缺點比較

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

　

IEEE1394a 火線的優(yōu)點 　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 　可同時裝置多臺攝影機(jī) 　對等式(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 　大部份現(xiàn)有計算機(jī)都會備有 USB2.0 　　 接口
IEEE1394a 火線的缺點 　不是所有計算機(jī)都會備有火線接口 　加裝火線適配卡	USB2.0 的缺點 　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*長10m 　主仆式(Master toslave) 連結(jié)， 　　 沒有對等式 (P2P)連結(jié) 　沒有升級計劃

注：USB ( 萬用串行總線)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 火線是當(dāng)今較強(qiáng)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專業(yè)CCD 攝像頭應(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與效能比較

特點	CCD	CMOS
畫素輸出訊號	電子封包	電壓
芯片輸出訊號	電壓 (模擬)	位 (數(shù)字)
相機(jī)輸出訊號	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
相對的系統(tǒng)價格	較高	較低
效能	CCD	CMOS
響應(yīng)度 (responsitivity)	中	稍好
動態(tài)范圍	高	中
一致性	高	低至中
統(tǒng)一快門 (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	高

注：CCD 是 Charge-Coupled Device 的簡稱，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 的簡稱，是互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體。
　提高 Fill Factor (單一畫素中可吸收光的面積對整個畫素的比例)，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。
  - 沒有產(chǎn)生的熱能不需排出。
• 整個感光面積都擁有一致情況。
  - 對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)。
  - 短時間與長時間曝光都穩(wěn)定。

模擬增益 (AnalogueGain)

模擬增益*多增加八倍的敏感度。
短時間曝光也行 (螢光及暗視野)。