CCD传感器技术参数
CCD参数的基础知识
CCD参数的基础知识CCD（Charge-Coupled Device）是一种用于图像传感器的技术，被广泛应用于数码相机、摄像机以及其他光学设备中。
CCD参数是指影响图像质量和性能的一系列参数，了解这些参数对于选择和使用CCD设备至关重要。
本文将介绍CCD参数的基础知识，包括感光元件尺寸、像素数量、动态范围、噪声水平等。
1.感光元件尺寸：感光元件尺寸是指CCD芯片上感光元件的物理尺寸，通常以英寸（inch）为单位。
感光元件尺寸越大，可以捕捉到的光线越多，图像质量也越好。
常见的CCD感光元件尺寸有1/2.3英寸、1/1.8英寸、APS-C（1.5英寸）等。
2.像素数量：像素数量是指CCD芯片上感光元件的数量，也就是图像的分辨率。
像素数量越多，图像细节表现越清晰。
常见的CCD像素数量有100万像素、200万像素、1200万像素等。
3.动态范围：动态范围是指CCD芯片能够捕捉到的亮度范围。
动态范围越大，CCD可以同时捕捉到明亮和暗部的细节，图像的对比度和细节丰富度都会更好。
动态范围通常以dB（分贝）为单位表示。
4.噪声水平：噪声是CCD芯片产生的非图像信号，可以分为暗噪声和亮噪声。
暗噪声是指在低光条件下，CCD芯片自身产生的噪声；亮噪声是指在高光条件下，CCD芯片产生的噪声。
噪声水平越低，图像质量越好。
常见的噪声水平有e-（电子）/pixel、dB（分贝）等。
5.曝光时间：曝光时间是指CCD感光元件接收光线的时间长度。
曝光时间越长，CCD可以接收到更多的光线，图像亮度越高。
曝光时间通常以秒为单位。
6.帧率：帧率是指CCD设备每秒处理的图像帧数。
帧率越高，CCD设备可以更快地捕捉连续的图像，适用于快速移动的物体拍摄。
帧率通常以fps（帧/秒）为单位。
7.信噪比：信噪比是指CCD芯片输出信号与噪声之间的比值。
信噪比越高，CCD 输出的图像信号越清晰，噪声干扰越小。
信噪比通常以dB（分贝）为单位。
8.动态响应：动态响应是指CCD芯片对不同亮度的光线变化的反应能力。
ccd的参数设定
ccd的参数设定
标题：CCD参数设定指南
一、引言
CCD（Charge-Coupled Device）即电荷耦合元件，是一种常用的图像传感器。
通过合理地设置CCD的参数，我们可以获得高质量的图像。
本篇文档将详细介绍如何设定CCD的各项参数。
二、CCD主要参数及其设定
1. 增益（Gain）
增益是控制图像亮度的关键参数。
增益越高，图像越亮，但同时噪声也会增加。
在光线充足的情况下，应降低增益以减少噪声；在光线较暗的情况下，可以适当提高增益以增加图像亮度。
2. 曝光时间（Exposure Time）
曝光时间是指CCD感光的时间长度。
曝光时间越长，图像越亮，但过长的曝光时间会导致运动物体模糊。
因此，在需要拍摄动态场景时，应选择较短的曝光时间；在光线不足或需要拍摄静态场景时，可以选择较长的曝光时间。
3. 白平衡（White Balance）
白平衡是调整图像色彩的重要参数。
正确的白平衡可以使图像色彩更加真实。
在不同的光照条件下，应选择相应的白平衡模式，如日光、钨丝灯、荧光灯等。
4. 分辨率（Resolution）
分辨率决定了图像的清晰度。
在保证图像质量的前提下，尽可能选择较低的分辨率可以节省存储空间和处理时间。
三、总结
CCD参数的设定直接影响到图像的质量和效果。
理解和掌握这些参数的含义及设定方法，可以帮助我们更好地使用CCD，获取满意的图像。
在实际操作中，还需要根据具体的应用环境和需求，灵活调整各项参数。
CCD图像传感器
CCD系统信噪比
信噪比（ Signal to Noise Ratio ）
-衡量信号及噪音的关系
-表征检测的限度（灵敏度）
噪音常常表现在电子元件 传输或接收信号的时候
CCD像素指标-填充因子
填充因子（ Fill Factor ）-CCD实际感光面积占像素 面积的比值
理想值-100% 实际值-30%（隔行传 输式CCD） 通过微型镜头 （Microlenses）改善 （但微型镜头的应用 会影响紫外光的检测） 填充因子是影响灵敏 度的一个因数
ccd与cmos的区别及六大硬件技术指标
ccd与cmos的区别及六大硬件技术指标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的比较显著特点是：1.技术成熟2.成像质量高3.灵敏度高，噪声低，动态范围大;4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像;5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确。
评价一个CCD传感器好坏的指标有很多，例如像素数、CCD尺寸、信噪比等等。
其中像素数以及CCD的尺寸是最重要的指标。
像素数是指CCD上感光元件的数量。
我们可以把我们所拍摄到的画面理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。
显然，像素数越多，画面就会越清晰，如果CCD没有足够的像素的话，拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响。
因此，CCD的像素数量应该越多越好。
但是为了得到更好的画质而增加了CCD的像素数后又必定会导致一个问题，那就是CCD制造成本的增加以及成品率下降。
所以针对成本等一系列的问题，一种成本更低、功耗更低以及高整合度的CMOS传感器横空出世了。
CMOS本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。
CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带负电的N极和带正电的P极的半导体，这两个一正一负互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和转换成影像。
后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。
CMOS 图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成，这几部分通常都被集成在同一块硅片上。
其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
CMOS的光电信息转换功能与CCD的基本相似，区别就在于这两种传感器的光电转换后信息传送的方式不同。
CCD与CMOS图像传感器的六大硬件技术指标
CCD与CMOS图像传感器的六大硬件技术指标大家可能有这样的疑问，同样是高清网络摄像机为什么图像效果会有差异呢？使用同样的配件，为什么晚上的效果也不同呢？其实这是与我们使用的sensor（即图像传感器）的硬件技术指标相关的，不管是CCD还是CMOS图像传感器，主要有“像素、靶面尺寸、感光度、电子快门、帧率、信噪比”这六大硬件技术指标。
下面简单的为大家介绍一下这些硬件指标，以便于大家进一步了解高清网络摄像机。
像素：传感器上有许多感光单元，它们可以将光线转换成电荷，从而形成对应于景物的电子图像。
而在传感器中，每一个感光单元对应一个像素(Pixels)，像素越多，代表着它能够感测到更多的物体细节，从而图像就越清晰，像素越高，意味着成像效果越清晰。
关联一下我们中维世纪的产品：100W网络摄像机分辨率是1280X720，两个值相乘得出的就是像素值，就是近100万个像素点，130W的分辨率是1280X960,像素值就是近130万个像素点。
从图像效果上看，130W的效果比100W的要好一些。
靶面尺寸：图像传感器感光部分的大小，一般用英寸来表示。
和电视机一样，通常这个数据指的是这个图像传感器的对角线长度，如常见的有1/3英寸，靶面越大，意味着通光量越好，而靶面越小则比较容易获得更大的景深。
比如1/2英寸可以有比较大的通光量，而1/4英寸可以比较容易获得较大的景深。
”关联一下我们中维世纪的产品：100W产品是1/4英寸，130W是1/3英寸,200W是1/2.7英寸，大家从画面上就能感知到上面提到的靶面尺寸的不同带来的图像画质的变化。
感光度：即是通过CCD或CMOS以及相关的电子线路感应入射光线的强弱。
感光度越高，感光面对光的敏感度就越强，快门速度就越高，这在拍摄运动车辆，夜间监控的时候尤其显得重要。
这就是解释了为什么不同的摄像机夜视会有很大差别，感光度的单位是V/LUX-SEC,V(伏）就是我们通常说的电压的单位，LUX-SEC:是光强弱的单位，这个比值越大，夜视效果越好。
CCD图像传感器的特性
CCD图像传感器的特性一般包括光谱特性、分辨率、暗电流、灵敏度和动态范围等。
1、光谱特性CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱可延伸至红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明，也能使CCD图像传感器清晰地成像。
∙CCD的光谱响应范围CCD器件的光谱响应范围宽于人眼的视觉范围，一般在0.2~1.1µm的波长范围内。
特种材料的红外CCD 的波长响应可扩展到几微米，即CCD 的光谱响应范围从远紫外，近紫外，可见光到近红外区，甚至到中红外区。
∙人眼的视觉范围光波的波长范围从几纳米到1 mm，即10-9 ~10-3m，而人眼的感光范围只在0.38~0.78 μm的范围。
2、分辨率分辨率是CCD的最重要的特性，一般用器件的MTF （Modulation Transfer Function）即调制转移函数来表示。
需要说明的是，CCD芯片的分辨率与后面提到的CCD摄像机的分辨率的定义是不同的。
3、暗电流暗电流产生的主要原因在于CCD器件本身的缺陷，而且这种器件本身还使得暗电流的产生也不均匀；暗电流限制了器件的灵敏度和动态范围；暗电流的大小与温度的关系极为密切，温度每降低100C，暗电流约减少一半。
4、灵敏度和动态范围CCD的灵敏度一般用最低照度表示，所谓灵敏度高就是要求在很低的照度下也能输出较为清晰（轮廓）的图像。
动态范围是势阱中可存储的最大电荷量和噪声决定的最小电荷量之比。
CCD势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于CCD电极面积及器件结构，时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素。
5、弥散现象（Blooming)由于CCD势阱对光信号电荷的收容能力有一定的限度，所以，当高照度光局部地照射CCD单元时，电荷量将从势阱溢出，并流入邻近势阱，光产生的图像就会失真，这就是弥散现象。
6、噪声CCD的噪声源主要有以下几种：电荷注入器件产生的噪声;电荷转移时,电荷量波动产生的噪声;电荷读出时的噪声。
CCD图象传感器的应用技术 尺寸测量
替了事实认识，决定最终结果劳而无 功
”，因 此，中 、西医 学应并 存共荣
而不必 强求统
一。
（df4 肺炎 88gdg 青霉素 d25f 肝炎 df6）
尽管目前中、西医学还不可能融合成 为
一种统 一的医 学模式 ，但可 以独立 发展， 并存共 荣，整 合互补 。（ 45传染病 q566 丙肝 964jo 乙肝 28jgs 甲 肝gh ）缘于现 代信息 论、（ df 肺25s 血液
二、CCD传感器应用领域
1．小型化黑白、彩色 TV摄像机 2．传真通讯系统 3．光学字符识别 4．工业检测与自动控制 5．医学标本分析与检测（如血细胞分析仪）， 6． 天文观测 7． 军事上应用
三、图像传感器应用技术
----尺寸测量
信号的二值化处理
CCD传感器光敏单元的输出可以看成“0”、“1” 信号,通过对输出为“0”的信号进行计数 ,即可测出 物体的宽度。这就是信号的二值化处理。实际应用时 , 物像边缘交界处光强是连续变化的 ,而不是理想的阶 跃跳变,要解决这一问题可用两种方法 :比较整形法 ; 或者 微分法。
称热加工。冷加工按加工方式的差别 另外装配时常常要用到冷热处理。例
学或物 相变化 ﹐称冷 加工。 一般在 高于或 低于常 温状态 的加工 ﹐ 会引 起工件 的化学 或物相 变化 ﹐
可分为 切削加 如：轴 承在装
工和压 力加工 配时往 往将内
。热加 工常见 圈放入 液氮里
有热处 理 ﹐煅 造﹐ 铸造和焊 冷却使 其尺寸 收缩， 将外圈
CCD
CCD是美国贝尔实验室于 1969年发明的，与 电脑晶片 CMOS 技术相似，也可作电脑记忆体及 逻辑运作晶片。 CCD是一种特殊的半导体材料， 它是由大量独立的感光单元按照矩阵形式排列 组成的。CCD的感光能力比 PMT低，但近年来 CCD技术有了长足的进步。由于 CCD的体积小、 造价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及 数码摄像机中。目前大多数数码相机采用的图 像传感器都是 CCD。
冷却型 CCD 传感器 说明书
冷却型CCD传感器特性：l外形1100x330像素为363000l像素面积为24um2l二阶烧结通道l内置放大器，噪音低、速度高l动态范围大于2500：1l内置温度传感器l自带二级温度冷凝器l密封l填充因子100%l数据率10MHz典型应用：l光谱检测l荧光显微镜l发光l测量蛋白质数量描述：RA1133J 是一种带有子恢复功能的CCD传感器，该设计专用于光谱检测、生物医学成像及相关的科学成像。
由于它具有噪音低、暗电流小，使得它在光线暗、动态范围大的应用中具有理想的效果。
该传感器的一端有一个单输出记录器，与它相邻的是侧面的一个自恢复沟道，它能清除上面聚集的电荷。
要驱动输出记录器需要而阶时钟，要驱动成像单元则需要三阶时钟。
传感器上集成了温度冷却剂，一起被封装在带有30针脚的金属壳里。
总特性表参数符号最小典型最大单位外形1100x330像素大小24 x24 um成像区域26.4 x7.92 mm动态范围DR 25,000:1饱和电量QSAT 250 300 Ke-饱和电压VSAT 1000 1200 mV暗电流DL 1 3 pA/cm2 光电流响应不一致性PRNU 5 10 ±%暗信号的一致性DSNU 2 5 ±%电量转换效率CTE >0.9999 >0.99995输出增益4 V/e- 工作频率fclock 10MHz 读取噪音 10e-储存温度：-55~85? C 工作温度：0? C~55? C冷却型CCD 传感器冷却型CCD 传感器像素：1100*330大小：24um工作原理：该装置中暗电流的一个主要来源取决于Si 和SiO 2界面的表面状态，通过一种的独特的设计方法和程序RA1133J 在多针脚或MPP 模式下工作，从而使得减小了表面状态产生 的暗电流。
用记录仪器计下在集成过程中所产生的负电势差，再有了输出信号以后，表面状态不会产生暗电流，并且表面的状态也不会被削弱。
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50 kHz 1.5 0.85
100 kHz 5.0 3.4
数字化
16 bit
垂直时钟速度
32 and 64 µs (软件可选)
需要一个更大的传感器为多路光谱？iDus 420 系列提供 26.6×6.6 毫米格式和 1024×255 像素 需要进一步深入到近红外？iDus 的 InGaAs 系列，高达 1024 像素的线性阵列探测到 2.2µm. 需要一个更快或更敏感的 CCD？ Newton 系列提供了每秒每秒 1600 多个光谱和 EM 技术 需要更多紫外线的敏感性？iDus 420 提供一系列的 UV 优化传感器 iDus 系列无缝结合或安道尔研究级 Shamrock Czerny-Turner 摄谱仪
其紧凑的外形和 USB 2 连接，可以从一 台笔记本电脑，无缝集成控制 USB 2 光谱仪。 安道尔的专利真空密封技术可以多年保持 稳定可靠，在研究和工业方面。
规格摘要
有效像素 像素尺寸 成像面积 阱深（典型） 最低制冷温度 每秒最多谱 读出噪声
暗电流
2000 x 256 15 x 15µm 30 x 3.8 mm 300,000 e-
iDus-416
特点和好处 ·低暗电流 在近红外有最好的信噪比，比背感光深 耗尽好 10 倍 ·峰值量子效率达到 95% 在近红外有最好的探测能力 ·15 µm 像元尺寸 适合高分辨率光谱 ·30 mm 宽传感 较高的一次性摄谱范围 ·标配的条纹抑制技术 光学干涉基本消除 ·热电制冷最低可达-95℃ 消除暗电流，省去液氮制冷的麻烦 ·专利真空密封技术 好多年保持真空，无与伦比的制冷和量 子效率 ·USB2.0 连接 很好的连接笔记本电脑 无缝连接 USB 光谱仪谱仪 ·紧凑坚固的平台 作为实验装置和整合加工比较理想 ·光谱仪的 solis 软件 为光谱仪和探测器提供综合的友好的 界面 ·软件开发包
易于控制集成到复杂的设置
·集成到实验和工业系统中
平台完全集成到系统控制软件中
市场上最灵敏的近红外 CCD 平台 安 道 尔 的 iDus416 保 持 高 效 率 和 低 噪
声，在近红外具有很高的灵敏性。iDUS 是近 红外拉曼、光致发光的理想探测器，缩短捕 获时间，省去液氮制冷的麻烦。
独特的 2000×256，15µM 像素阵列满 足宽带和高分辨率光谱采集，而且条纹抑制 技术几乎消除了在较高的波长的光干涉。
-95ºC 30
As low as 4 eAs low as 0.0006
e-/pixel/sec
关键指标
型号
DV416A-LDC-DD
DU416A-LDC-DD
芯片选项
LDC-DD:背感光深耗尽，低噪声，带 anti-fringing 镀膜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有效像素
2000 x 256
像元尺寸
15 x 15 µm
探测面尺寸
30 x 3.8 mm with 100%填充
最低温度
风冷 制冷剂循环制冷 冷冻剂冷却
-55ºC -65ºC -70ºC
-80ºC -90ºC -95ºC
暗电流，最大制冷温度 0.025 时
0.0006
最大光谱采集速度
30 (Full Vertical Binning)
窗口类型
适应窗口，楔形，可见到近红外增强（双面防反射镀膜，在
900nm 优化） 宽带紫外光谱的其他选项的可用在线请求
缺陷规格
按芯片制造商为 1 级
先进的规格
图像阱深
150,000 e
寄存器阱深
300,000 e
读出噪声
33 kHz
50 kHz
100 kHz
4
4.5
5
灵敏度 前置放大增益 PAG0 前置放大增益 PAG1 线性度
33 kHz 0.7 Better than 99%