一．CCD的发展

CCD(ChargeCoupledDevices)电荷耦合器件。CCD是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。由于CCD器件具有诸多优点：灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、空间自扫描，抗震动、抗磁场、体积小、无残影等，CCD能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是想的摄像元件,是代替摄像管传感器的新型器件。近30年来，CCD从当时的20万像素发展到目前的500—800万像素，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展,特别是近几年来，在消费领域,图像传感和非接触测量领域中的应用发展速度更快。

目前，CCD应用技术已成为集光学、电子学、精密机械及微计算机为一体的综合性技术，在现代光子学、光电检测技术和现代测量技术中成果累累。随着CCD技术的迅猛发展，针对CCD信号的采集及采集之后的信号如何与计算机进行信息通信就成为CCD应用的一个重要问题，而能够针对CCD每一个像素进行高速采集并实时地传输给计算机处理，将会大大的提高采集到的CCD信号的精度并解决实时处理的问题，这在CCD信号采集和处理领域都将有非常广阔的前景。

目前我们就用DSP作为MCU对CCD的信号进行采集和处理。DSP内置高速的AD转换器，用于采集CCD的信号，DSP有先进先出的存储器（FIFO）作为数据高速缓冲区，用于存储AD转换后的数据，把采集的数据进行运算(这里主要是颜色,亮度,白平衡)，运算后把信号转换成模拟再输出,其中摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷,经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号,各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。另外CCD部分需要个驱动,为CCD工作提供”能量”,视频信号要经过放大再输出,经过DSP的软件和硬件相结合对整个系统控制。

在CCD的广阔发展前景下，市场上就难免出现“假货”，把SHARP的说成是SONY的，或把松下的说成是SONY的，这样不但价格上受骗，效果上也就成了SHARP的或松下的了，这里介绍个简单好用的方法去辨别SONY和SHARP的CCD，价格上当然是SONY贵好多，毕竟SONY的CCD是目前摄像效果最好的，我们看CCD的外表就可以辨别出是那家生产的，如图：

注意看两个CCD的表面，上下两排金属的接点，其中一个中间少了两个门牙（左边），另外一个没缺（右边），缺门牙是SONY的特征，没缺门牙的是SHARP的CCD，松下的也没有缺门牙，只是金属线条比SHARP粗，在SONY和SHARP摄像机的大潮下，认准了CCD的外型就不会把两种机子混淆。有条件拿两种CCD来对比一下，加深印象。

二．红外线和CCD

CCD为什么能看到红外线？回答就是CCD本来就可以看到红外线，它本来就对红外光有感应，可以拿个黑白摄像机，关掉电灯，拿红外灯一照，影像就会出来，那么彩色的CCD能否看到红外线呢？答案是肯定的，彩色也可以看到红外线，就是感应到了红外，会对DSP处理信号时有干扰，导致图像显示不正常（偏色），因此要想办法让彩色的CCD不接受红外线，所以就在CCD上加了滤光片，滤光片的穿透一般是380nm~645nm，刚好是可见光的范围，波长在这个范围外的光就不能穿透，只有可见光能进来。大于650nm就进入红外光范围了，小于380nm就是紫外光的范围了，这样滤光片就使CCD感觉到红外光大大减少，这样一来彩色CCD就感应不到红外光，DSP不会被干扰，图像显示就不会“偏色”。黑白的为什么就没加滤光片呢？图像显示不会干扰吗？原因很简单，黑白本来就没有颜色，没必要加滤光片，DSP也不会遭到干扰。日夜型红外彩色摄像机就是这个原理，白天有光线时就用彩色的，晚上没有光线时就把CCD上头的滤光片“拿掉”，再加上红外灯。现在有普通型和感红外的滤光片，用普通型的滤光片盖住CCD的情况下在晚上是看不到图像的，感红外的滤光片可以感应一定范围的红外光，在晚上就可以看到图像，当然在晚上效果不比黑白机的效果好，毕竟滤光片滤去了部分红外光。目前日夜型的摄像机用感红外的滤光片，使白天是彩色的，晚上也能看到图像。

三．温度对CCD的影响

摄像机工作时，都会产生温度，当温度过高时，就会影响到CCD，画面开始就发白了，看起来白蒙蒙这是因为CCD过热,暗电流增加,白底上浮的原因。温度再高，CCD就会烧坏。应该做好温度控制工作，在有LED灯板时，最好用恒流设计，控制好LED的电流，既能延长LED的寿命，又能控制好温度。由于LED是正温度系数,也就是温度越高电流越大,电流越大温度就越高。当然功率大的LED能打的距离就远，但电流也会变大，相应的温度会升高，所以在设计完整的机子时要充分考虑相互之间的关系。

四．CCD的尺寸

CCD的尺寸也即摄像机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。

1英寸——尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。
2/3英寸——尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。
1/2英寸——尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。
1/3英寸——尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。
1/4英寸——尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

五、水平分辨率

分辨率是用电视线（简称TVLines）来表示的。彩色摄像机的典型分辨率是在320到520电视线之间，主要有330线、380线、420线、480线、520线等不同档次。

分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1mHz的频带宽度相当于清晰度为80线。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。