浅谈CCD传感器摄像机的技术发展趋势

2011-07-04 21:24:55来源: 中关村在线

  CCD(Charge-coupled Device)即电荷耦合元件,可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容,能感应光线,并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制,每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。

  CCD是摄像机的核心器件,因此其性能高低将直接影响摄像机的品质,并且 CCD的发展是摄像机更新换代的基础。下面具体谈谈CCD的技术发展方向。

  CCD传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展

  由于制造 CCD 传感器的硅片和加工成本都很高,所以很希望一片 6.5 英寸的硅片上光刻出更多的 CCD传感器芯片;由于光刻机的进步,所以在仍保持具有很高灵敏度的特性下,CCD 传感器的尺寸向 1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸、1/5 英寸的方向发展。在 1993 年,1/2英寸的CCD传感器占总产量的5%;1/4英寸的CCD传感器占总产量的10%; 1/3英寸的CCD传感器占总产量的 85%。在 1997 年,在总产量比 1993 年增加 200%以上的情况下,1/2 英寸的 CCD 传感器仍有很大发展,已占总产量的 15%(1/2 英寸由于靶面较大仍有许多场合需要,尤其在科研领域中);1/4 英寸的 CCD传感占总产量的 60%。也就是说,1/2英寸较大靶面尺寸 CCD传感器仍有很大增长。 1/4 英寸的 CCD传感器的产量比 1/3 英寸的CCD传感器来说,占总产量的比例在减少。

  CCD传感器向高素数、多制式发展

  各种 CCD 传感器的像面尺寸在减少,但其像素数在增加,已由早期的 512(H)×596(V)向 795(H)×596(V)发展,甚至出现超过百万像素的 CCD 传感器。为提高水平方向和垂直方向的分辨能力,已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。

  降低CCD传感器的工作电压、减少功耗

  在初期研制的 CCD摄像机有+24V、+22V、+17V和+5V等,目前通用的为+12V。为配合 PC 摄像机和网络图像传输的应用,逐步以+12V 和+5V两种工作电压为主。

  提高 CCD摄像机的制造效率

  为了降低 CCD 摄像机的制造成本,实现高速自动化生产,制造厂家追求紧密性结构,致力于 CCD摄像机的小型化,即由 Dip On Board(DOB)过锡板工艺改进为 Chip On Board(COB)板上连接 IC 芯片的贴片方式。到目前为止,已实现多层板的 Multi Chip Module(MCM)多芯片集成模组化制造技术。

  CCD摄像机的数字化

  在制造 CCD 摄像机时,从以往的 Analog 模拟系统逐步实现 DSP 数字化处理,可以借助电子计算机和专门软件系统实现对 CCD 摄像机,特别是对彩色 CCD 摄像机的各种参数的量化调整,可以确保 CCD 摄像机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。

  逐行扫描(Progressive Scan)方式CCD摄像机

  Progressive Scan CCD摄像机即逐行扫描 CCD,是相对通用的隔行扫描 CCD摄像机而言的。CCD摄像机的垂直分辨率一般仅能达到 350TV线,这是由于使用 2 场,每场以 311条线扫描,以 2∶1 隔行扫描,对运动的目标会由于奇场和偶场合为一帧,使用两个瞬间状态的信息被平滑了,分辨率会不降。而用 PC 逐行扫描方式摄像机拍摄的运动目标是在同一瞬间将两场图像同时采集成为一帧图像,达到提高垂直分辨率的作用。

关键字:CCD  传感器  摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0704/article_3834.html
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