监控：CCD技术为安防时代带来了什么？ (1)

　　CCD，是英文Charge Coupled Device 即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。CCD使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。　　

CCD在摄像机中的的发展

　　CCD摄像机的迅速发展，对摄像镜头提出了更高的要求，在CCD摄像机中，CCD片直接固定在分光棱镜上，虽然精度很高，但一经固定就不能移动。它不能象摄像管那样可前后微调位置，以减少镜头纵向色散像差的影响。又因为CCD的信号输出是靠时钟脉冲驱动电荷转移而得到的，不像摄像管中，依靠电子束的连续扫描来拾取信号，所以对镜头的横向色散引起的重合误差亦无法校正，因此要求在镜头的设计阶段就将色散校正到最低限度。

　　CCD摄像机镜头的光学玻璃质量应更好，并精确计算好R、G、B的成像面位置。近期又推出内聚焦式镜头。以往的外聚焦式是聚焦组透镜在镜头的最前方，调焦时可前后移动，前面遮光罩也随之旋转。而内聚焦方式是聚焦组镜头分固定和可移动两部分，固定部分在前，可移动部分在后，调焦时变焦距镜头前端(连同遮光罩)固定不动，而后面可移动部分移动，这种方式结构复杂些，机械精度要求高，但可做到最合适的像差校正。因为内聚焦式镜头在调焦时前端固定不动，所以可将遮光罩做成画面形状的矩形。

　　这样可充分通过有效光线而遮挡无用光线，与图形遮光罩相比，可减轻杂散光的影响，并且便于安装有确定位置关系的各种滤光镜，如偏光镜、交叉光镜和半彩色滤光镜等。调焦时，用它们所得出的画面效果不会改变。另外还有可移动部分镜片少，重量轻，操作方便，电机驱动时省电、调焦速度快等优点。

CCD摄像器件杂谈

　　D摄像器件进入广播电视领域后，发展迅速，每年都有改进，新的CCD摄像机不断问世。CCD的缺点不断克服，性能不断提高，在灵敏度方面已超过摄像管摄像机一档光圈，水平分解力达700电视线以上，信杂比达60dB以上，重合精度达到小于0.05%，几何失真达到测不出的程度，彩色还原赶上氧化铅管摄像机。

　　CCD垂直拖尾、固定图形杂波和网纹干扰等缺点也正在克服。CCD摄像机的发展关键是CCD器件的不断创新。第一代FT(帧转移)式CCD是FT-4，每行600有效像素;第一代IT(行间转移)式CCD每行500个有效像素。1986年第一代CCD应用于专业摄像机，灵敏度低、在标准条件下光圈F4、网纹干扰明显且垂直拖尾色偏红较严重。第二代FT CCD是FT-5，每行有效像素784个;第二代IT式CCD是空穴积累二极管传感器CCD，每行有效像素786个。1989年第二代CCD应用于CCD摄像机，其灵敏度为F5.6，水平分解力达700电视线。第二代CCD有了空穴积累层，使暗电流减小到原来的1/10，减小了像素面积，提高了像素密度，并减轻了垂直拖尾，使拖尾不再发红。第三代CCD 1991年应用于CCD摄像机，其特点是提高了灵敏度，比第二代CCD摄像机减小了一档光圈，IT式CCD的第三代称为高精度空穴积累二极管CCD(Hyper HAD CCD)，用它可使摄像机的光圈减小到F8.0。第三代CCD的结构与第二代CCD基本相同，不同的是在它表面上增加了一层微透镜，称为片上透镜，在传感器上为凸透镜，在垂直转移寄存器上为凹透镜，这样可使较多的入射光聚集到传感器上，从而提高了灵敏度，也减少了漏进垂直转移寄存器上的光，进而减轻了垂直拖尾。用这种CCD摄像机拍摄时，光圈不用太大，景深可大些，低照度下图像杂波较小，信杂比提高，也有利于提高电子快门速度。但片上微透镜也有一些缺点：一是会使“空间像素偏置”效果降低，因而影响了静止图像的清晰度;二是在因照度低而加大光圈时，入射到微透镜上的远轴光线不能聚焦到感光面上，使灵敏度受影响，也会使垂直拖尾加重。第四代CCD，1992年第四代CCD摄像机投入使用，其特点是高分解力，其典型产品是Hyper HAD 100型FIT(帧行间转移)式CCD，有效像素为980×582=570360个，高达62万像素，高清晰度电视(HDTV)摄像机所用的CCD像素达200万。