【专题】CCD
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(感光二極管)的個數(shù)；有效像素是計算后恢復的像素個數(shù)，一般大于實際像素 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在顯存中，顯存中的每一個像素是到調(diào)色板的顏色組的索引值； |
| 兆像素magepixel | =1百萬個像素； |
| Fill Factor填充因子 | CCD實際感光面積占像素面積的比值，影響靈敏度，隔行傳輸式實際值30% |
| Well Capacity井深 | 像素可堆積的電荷的多少，85k/350k，影響靈敏度，衡量動力學范圍Dynamic Range |
| Dynamic Range | 描述從CCD中可以得到多少數(shù)量的灰度級別，用來表示飽和電壓和攝像頭隨機噪聲比率 |
| ? | ? |
成像系統(tǒng)組成
CCD參數(shù)
http://skyseraph.blog.51cto.com/1955637/416151? 深入說說CCD參數(shù)
http://wenku.baidu.com/view/b047ceea551810a6f524864f.html? CCD與光源
| 感光元件大小 | ? |
| Field Of View | 實際視場=CCD(垂直*水平)/光學放大倍數(shù) |
| Primary Magnification | PMAG=CCD大小mm/視場范圍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 |
| 像元 | CCD芯片的最小組成單元，在一個積分周期內(nèi)，每個像元受光照后產(chǎn)生電荷，之后電荷轉(zhuǎn)移，信號讀取。 |
像元衡量指標
| 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 | 單位時間（s）內(nèi)所能掃過的行數(shù) |
| 數(shù)據(jù)率 | 單位時間（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
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
http://skyseraph.blog.51cto.com/1955637/416157 CCD攝像機性能及性能指標
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 | 微安級 |
| 成本 | 高 | 低 |
| 設(shè)計 | ?單一感光器 | 感光器連接放大器 |
| ? | ? | ? |
CCD的優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價格非常高昂。
在相同分辨率下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來說要低一些。
CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒有本質(zhì)的區(qū)別。
CCD在圖像的質(zhì)量上更有優(yōu)勢。而常見的高速相機則會采用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&民用級 |
| 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對圖像尺寸的要求，長寬比為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物體。
二、線陣CCD：用一排像素掃描過圖片，做三次曝光——分別對應于紅、綠、藍三色濾鏡，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，受局限于非移動的連續(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，當捕捉彩色圖片時，完整的彩色圖片由多排的像素來組合成。三線CCD傳感器多用于高端數(shù)碼相機，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的陣列攝取圖像和電量轉(zhuǎn)化，允許在拍攝下一圖像時在讀取當前圖像。交織傳輸CCD通常用于低端數(shù)碼相機、攝像機和拍攝動畫的廣播拍攝機。
五、全幅面CCD： 此種CCD 具有更多電量處理能力，更好動態(tài)范圍，低噪音和傳輸光學分辨率，全幅面CCD 允許即時拍攝全彩圖片。全幅面 CCD由并行浮點寄存器、串行浮點寄存器和信號輸出放大器組成。全幅面CCD 曝光是由機械快門或閘門控制去保存圖像，并行寄存器用于測光和讀取測光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收圖像信息并把它分成離散的由數(shù)目決定量化的元素。這些信息流就會由并行寄存器流向串行寄存器。此過程反復執(zhí)行，直到所有的信息傳輸完畢。接著，系統(tǒng)進行精確的圖像重組。
參考：http://www.vihome.com.cn/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=5523&highlight=ccd
CCD接口
詳見?總線接口概總?
CCD執(zhí)行標準
| CCIR | 歐洲標準 |
| RS170(EIA) | 美洲標準 |
數(shù)碼相機曝光
整個流程
1． 機械快門打開，CCD曝光
2． 在CCD內(nèi)部光信號轉(zhuǎn)為電信號
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。
5． 信號被數(shù)字化，數(shù)字資料輸入內(nèi)存。
6． 圖像資料被進行處理，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、柯達公司。。。
前七大廠商皆為日系廠商，占了全球98.5%的市場份額
國內(nèi)CCD研究
在中國期刊全文數(shù)據(jù)庫和萬方數(shù)據(jù)庫按主題相關(guān)度排序，對2003-2010年間FPGA設(shè)計CCD驅(qū)動的論文抽取了前52篇進行統(tǒng)計，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)計結(jié)果，目前國內(nèi)CCD論文研究的分布特點：
??? 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： 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：
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：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、電荷轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化為電壓量
參考：
http://wenku.baidu.com/view/cf85fc335a8102d276a22fe6.html? CCD的工作原理及應用現(xiàn)狀
http://wenku.baidu.com/view/ec5fb56fb84ae45c3b358c4d.html? CCD攝像器件工作原理、驅(qū)動方式及應用
http://wenku.baidu.com/view/2adfef1755270722192ef7de.html?? 三種CCD工作原理的剖析
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總結(jié)
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