CCD传感器技术参数

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
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。

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。

CMOS和CCD图像传感器六大主要技术指标评判一款产品性能好坏，总有几个技术指标。

对于CCD和CMOS传感器来说，同样也有几个硬性指标。

“传感器的主要技术指标有像素、靶面尺寸、感光度、电子快门、帧率、信噪比等。

”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;靶面尺寸。

据天地伟业的郭辉介绍：“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。

”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；电子快门。

是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语.其控制图像传感器的感光时间，由于图像传感器的感光值就是信号电荷的积累，感光越长，信号电荷积累时间也越长，输出信号电流的幅值也越大.电子快门越快，感光度越低，适合在强光下拍摄；帧率.既指单位时间所记录或者播放的图片的数量，连续播放一系列图片就会产生动画效果,根据人类的视觉系统，当图片的播放速度大于15幅/秒的时候，人眼就基本看不出来图片的跳跃;在达到24幅/s～30幅/s之间时就已经基本觉察不到闪烁现象了。

每秒的帧数（fps)或者说帧率表示图形传感器在处理场时每秒钟能够更新的次数。

高的帧率可以得到更流畅、更逼真的视觉体验；信噪比.是信号电压对于噪声电压的比值，信噪比的单位用dB来表示。

一般摄像机给出的信噪比值均是AGC(自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。

【关键字】结构CCD图像传感器介绍CCD（Charge Coupled Device）全称为电荷耦合器件，是70年代发展起来的新型半导体器件。

它是在MOS集成电路技术基础上发展起来的，为半导体技术应用开拓了新的领域。

它具有光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命长、性能稳定等优点，故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。

CCD图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展，能给出直观、真实、多层次的内容丰富的可视图像信息，被广泛应用于军事、天文、医疗、广播、电视、传真通信以及工业检测和自动控制系统。

实验室用的数码相机、光学多道分析器等仪器，都用了CCD 作图象探测元件。

一个完整的CCD器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。

CCD工作时，在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。

取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中。

移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。

将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号保存、处理设备中，就可对信号再现或进行保存处理。

由于CCD光敏元可做得很小（约10um），所以它的图象分辨率很高。

一．CCD的MOS结构及存贮电荷原理CCD的基本单元是MOS电容器，这种电容器能存贮电荷，其结构如图1所示。

以P 型硅为例，在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层，然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极，P型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴，少数载流子是带负电荷的电子，当金属电极上施加正电压时，其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。

于是带正电的空穴被排斥到远离电极处，剩下的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层（耗尽层），电子一旦进入由于电场作用就不能复出，故又称为电子势阱。

当器件受到光照时（光可从各电极的缝隙间经过SiO2层射入，或经衬底的薄P型硅射入），光子的能量被半导体吸收，产生电子-空穴对，这时出现的电子被吸引存贮在势阱中，这些电子是可以传导的。