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技術文章

CCD攝像頭的性能詳細技術講解

點擊次數:2170 發布時間:2008-1-17

CCD攝像頭的性能詳細技術講解

CCD攝像頭的性能詳細技術講解

科學級CCD支持神經系統和腦成像;生物自發熒光和冷光成像;熱成像;夜視成像;空氣動力學成像;
Cortical成像;真空成像;Raman顯微鏡成像;化學發光成像;風洞測試成像;核子成像;科學目標跟
蹤及遠程偵察。

數字化


ProgRes CCD 攝影機支持及控制(選項):
  • 灰階數量決定圖片的素質和對比。
    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 (214+x)
  • 較多的位 - 增加資料深度 (data depth),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) 之優缺點比較
所有 ProgRes CCD 攝影機都備有火線 (IEEE1394a) 技術。 

IEEE1394a 火線的優點
 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
 可同時裝置多臺攝影機
 對等式 (P2P) 連結
 可用遠距離光纖延伸線
 與 IEEE1394b 兼容
 
USB2.0 的優點
 大部份現有計算機都會備有 USB2.0
   接口
IEEE1394a 火線的缺點
 不是所有計算機都會備有火線接口
 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zui大 2.5W
 傳輸線zui長 10m
 主仆式 (Master to slave) 連結,
   沒有對等式 (P2P) 連結
 沒有升級計劃

 注:USB ( 萬用串行總線)的英文全名是 Universal Serial Bus。
   對等式 Peer-to-Peer (P2P) 技術能讓使用者「直接互相分享」。
1394a 火線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 專業
CCD 攝影機應用 。
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 (數字)
相機輸出訊號
位 (數字)
位 (數字)
充填因子 (Fill factor)
系統噪聲
系統復雜性
感光組件復雜性
相對的系統價格
較高
較低
效能
CCD
CMOS
響應度 (responsitivity)
稍好
動態范圍
一致性
低至中
統一快門 (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

 注:CCD 是 Charge-Coupled Device 的簡稱,是電荷藕合組件,也稱為"數字攝影頭"或"數字攝影機"。
   CMOS 是 Complementary Metal-Oxide Semiconductor 的簡稱,是互補性氧化金屬半導體。
   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、風扇及金屬外殼。
  • 內建零組件。
    - 可感測熱電。
    - 高品質。
    - 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。
    -
    沒有產生的熱能不需排出。
  • 整個感光面積都擁有一致情況。
    - 對稱的電路板提供良好數據再現性。
  • 穩定的制冷。
    - 擷取的影像可再現。
    - 短時間與長時間曝光都穩定。

模擬增益 (Analogue Gain)

模擬增益zui多增加八倍的敏感度。
短時間曝光也行 (螢光及暗視野)。

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