CCD摄像头的性能详细技术讲解
日期：2025-06-08 16:26
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摘要：
CCD摄像头的性能详细技术讲解
科学级CCD支持神经系统和脑成像；生物自发荧光和冷光成像；热成像；夜视成像；空气动力学成像；
Cortical成像；真空成像；Raman显微镜成像；化学发光成像；风洞测试成像；核子成像；科学目标跟
踪及远程侦察。
数字化
ProgRes CCD摄影机支持及控制(选项)：
灰阶数量决定图片的素质和对比。
8位 - 256灰阶 (28)
10位 - 1024灰阶 (210)
12位 - 4096灰阶 (212)
14位 - 16384灰阶 (214)
14+x位 > 16384灰阶 (214+x)
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CCD摄像头的性能详细技术讲解
科学级CCD支持神经系统和脑成像；生物自发荧光和冷光成像；热成像；夜视成像；空气动力学成像；
Cortical成像；真空成像；Raman显微镜成像；化学发光成像；风洞测试成像；核子成像；科学目标跟
踪及远程侦察。
数字化
ProgRes CCD摄影机支持及控制(选项)：
-
灰阶数量决定图片的素质和对比。
8位 - 256灰阶 (28)
10位 - 1024灰阶 (210)
12位 - 4096灰阶 (212)
14位 - 16384灰阶 (214)
14+x位 > 16384灰阶 (214+x)
- 较多的位 - 增加资料深度 (datadepth)，因此可提供更丰富的信息。
注：bit 是 BInarydigiT 的缩写，称为"位"，也称为"比特"。
火线 (firewire)与 万用串行总线 (USB) 之优缺点比较
所有ProgRes CCD 摄影机都备有火线 (IEEE1394a)技术。
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IEEE1394a火线的优点
保证频宽 400Mbps，其中之 320Mbps 可用作数据传输 电源提供可达 8W 电压范围为 8 到 32V 只需一条传输线 可同时装置多台摄影机 对等式 (P2P) 连结 可用远距离光纤延伸线 与 IEEE1394b 兼容 |
USB2.0的优点
大部份现有计算机都会备有 USB2.0 接口 |
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IEEE1394a火线的缺点
不是所有计算机都会备有火线接口 加装火线适配卡 |
USB2.0的缺点
典型频宽为 150 到 200Mbps 理论频宽 480Mbps 不保证频宽 电源提供*大 2.5W 传输线*长 10m 主仆式 (Master to slave) 连结， 没有对等式 (P2P) 连结 没有升级计划 |
注：USB ( 万用串行总线)的英文全名是 Universal SerialBus。
对等式 Peer-to-Peer (P2P)技术能让使用者「直接互相分享」。
对等式 Peer-to-Peer (P2P)技术能让使用者「直接互相分享」。
1394a火线是当今较强的解决方案，因为它可提供快捷的传输速度以及足够的电源，适合
ProgRes 专业CCD 摄影机应用 。
ProgRes 专业CCD 摄影机应用 。
下一代的火线拥有更快的传输速度：1394b 将拥有 800Mbps的频宽。
CCD 与 CMOS影像感光组件之特点与效能比较
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特点
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CCD
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CMOS
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画素输出讯号
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电子封包
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电压
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芯片输出讯号
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电压 (模拟)
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位 (数字)
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相机输出讯号
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位 (数字)
|
位 (数字)
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充填因子 (Fill factor)
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高
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中
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系统噪声
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低
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中
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系统复杂性
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高
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低
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感光组件复杂性
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低
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高
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相对的系统价格
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较高
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较低
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效能
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CCD
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CMOS
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响应度 (responsitivity)
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中
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稍好
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动态范围
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高
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中
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一致性
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高
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低至中
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统一快门 (unifromshuttering)
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快，普通
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拙劣的
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速度
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中至高
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较高
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窗口变化 (windowing)
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有限
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广泛
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抗模糊 (anti-blooming)
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高至无
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高
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注：CCD 是Charge-Coupled Device 的简称，是电荷藕合组件，也称为"数字摄影头"或"数字摄影机"。
CMOS 是 Complementary Metal-Oxide Semiconductor的简称，是互补性氧化金属半导体。
提高 Fill Factor (单一画素中可吸收光的面积对整个画素的比例)，可有效做到提升敏感度、放大面积
(全片幅) 和降低噪声的影响。
响应度 (responsitivity) 为感光组件每单位光的响应。
CMOS 是 Complementary Metal-Oxide Semiconductor的简称，是互补性氧化金属半导体。
提高 Fill Factor (单一画素中可吸收光的面积对整个画素的比例)，可有效做到提升敏感度、放大面积
(全片幅) 和降低噪声的影响。
响应度 (responsitivity) 为感光组件每单位光的响应。
ProgRes 制冷 (散热) - cooledCCD
-
适当的排列内建零组件。
- "两块电路板" 解决方案。
- 适当的相机组装。
- 制冷组件、风扇及金属外壳。 -
内建零组件。
- 可感测热电。
- 高品质。
- 有利的尺寸 (零组件并非一定要用到极限)。
- 电源管理。 -
相机内部电源管理。
- 没有产生的热能不需排出。 -
整个感光面积都拥有一致情况。
- 对称的电路板提供良好数据再现性。 -
稳定的制冷。
- 撷取的影像可再现。
- 短时间与长时间曝光都稳定。
模拟增益 (AnalogueGain)
模拟增益*多增加八倍的敏感度。
短时间曝光也行 (萤光及暗视野)。