攝像機(jī)的發(fā)展速度很快，從攝像管到CCD元件，以其構(gòu)成的CCD攝像機(jī)具有體積小、重量輕、不受磁場影響、具有抗震動(dòng)和撞擊等特點(diǎn)，同時(shí)清晰度、照度、性等指標(biāo)大大提高而被廣泛應(yīng)用。CCD是Charge Coupled Device（電荷耦合器件）的縮寫，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。 被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。 一、CCD攝像機(jī)的分類 一按照成像色彩劃分 CCD攝像機(jī)按成像色彩劃分為彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)兩種。除色度處理方面不同外，其它原理基本一致。主要有光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)組成。其中光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是攝像機(jī)的核心。 自然圖像通過光學(xué)鏡頭成像于攝像機(jī)的光靶面上，彩色攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中使用相干分色棱鏡或特殊條狀濾色鏡將光信號分成紅、綠、藍(lán)三色光信號，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過攝像管或CCD元件利用電視掃描方法把光圖像信號轉(zhuǎn)換成隨時(shí)間變化的視頻電信號，再經(jīng)放大、處理、編碼而成為全電視信號。 二按照分辨率劃分 按照分辨率劃分為25萬像素左右，對應(yīng)彩色330線/黑白400線的低檔型；25萬至38萬像素之間，對應(yīng)彩色420線/黑白500線的中檔型；38萬像素以上，對應(yīng)彩色大于或等于460線黑白570線以上的型。 三按照攝像機(jī)靈敏度劃分 按照靈敏度可分為較低照度1至3lux的普通型；0.1lux左右的月光型；0.01lux以下的星光型以及原則上可以為0Lux，采用紅外光源成像的紅外照明型。 四按照CCD靶面尺寸劃分 攝像機(jī)攝像器件（CCD）的尺寸分為1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。其中以1/3英寸和1/2英寸為常見。 CCD尺寸 水平（mm） 垂直（mm） 對角線（mm） 1英寸 12.7 9.6 16 2/3英寸 8.8 6.6 11 1/2英寸 6.4 4.8 8 1/3英寸 4.8 3.6 6 1/4英寸 3.6 2.4 4 1/5英寸的CCD攝像機(jī)正待開發(fā)之中，將來也會(huì)在市場上占有一定比例。一般來說，大的CCD芯片，其相應(yīng)的象素面積也較大，接收所攝光的面積增大，必然使象素輸出電荷增多，靈敏度上升，在弱光條件下具有較好的拍攝能力，容易使攝像機(jī)整體質(zhì)量提高，圖像細(xì)部明顯細(xì)膩?zhàn)匀?。而光學(xué)系統(tǒng)聚焦影像時(shí)的焦平面越小，則成像過程中丟失的細(xì)節(jié)就越多，得到的影像放大后細(xì)部過渡就可能有突變的現(xiàn)象，顯得不自然。另外小尺寸CCD擁有更多的象素和更高的分辨率也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。單個(gè)像素的面積越小，其感光性能越低，信噪比越低，動(dòng)態(tài)范圍越窄。每個(gè)象素上的信息趨于與在它附近的象素的信息混合（在電子學(xué)上這個(gè)概念叫做色度亮度干擾）。 二、CCD傳感器的技術(shù)發(fā)展趨勢 CCD是攝像機(jī)的核心器件，因此其性能高低將直接影響攝像機(jī)的品質(zhì)，并且CCD的發(fā)展是攝像機(jī)更新?lián)Q代的基礎(chǔ)。 CCD傳感器有兩種，種是特殊CCD傳感器，如紅外CCD芯片（紅外焦平面陣列器件）、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD等，另外還有大靶面如2048×2048、4096×4096可見光CCD傳感器、寬光譜范圍（紫外光→可見光→近紅外光→3-5μm中紅外光→8-14um遠(yuǎn)紅外光）焦平面陣列傳感器等。目前已有商業(yè)化產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。第二種是通用型或消費(fèi)型CCD傳感器，在許多方面都有較大地進(jìn)展，總的方向是提高CCD攝像機(jī)的綜合性能。 一CCD傳感器的像面尺寸向集成化、輕量化方向的發(fā)展。 由于制造CCD傳感器的硅片和加工成本都很高，所以很希望一片6.5英寸的硅片上光刻出更多的CCD傳感器芯片；由于光刻機(jī)的進(jìn)步，所以在仍保持具有很高靈敏度的特性下，CCD傳感器的尺寸向1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸的方向發(fā)展。在1993年，1/2英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的5%;1/4英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的10%；1/3英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的85%。在1997年，在總產(chǎn)量比1993年增加200%以上的情況下，1/2英寸的CCD傳感器仍有很大發(fā)展，已占總產(chǎn)量的15%（1/2英寸由于靶面較大仍有許多場合需要，尤其在科研領(lǐng)域中）；1/4英寸的CCD傳感占總產(chǎn)量的60%。也就是說，1/2英寸較大靶面尺寸CCD傳感器仍有很大增長。1/4英寸的CCD傳感器的產(chǎn)量比1/3英寸的CCD傳感器來說，占總產(chǎn)量的比例在減少。 二CCD傳感器向高素?cái)?shù)、多制式發(fā)展 各種CCD傳感器的像面尺寸在減少，但其像素?cái)?shù)在增加，已由早期的512（H）×596（V）向795（H）×596（V）發(fā)展，甚至出現(xiàn)超過百萬像素的CCD傳感器。為提高水平方向和垂直方向的分辨能力，已從通常的隔行掃描向逐行掃描格式發(fā)展。 三降低CCD傳感器的工作電壓、減少功耗 在初期研制的CCD攝像機(jī)有 24V、 22V、 17V和 5V等，目前通用的為 12V。為配合PC攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)膽?yīng)用，逐步以 12V和 5V兩種工作電壓為主。 ⑷提高CCD攝像機(jī)的制造效率 為了降低CCD攝像機(jī)的制造成本，實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化生產(chǎn)，制造廠家追求緊密性結(jié)構(gòu)，致力于CCD攝像機(jī)的小型化，即由Dip On Board（DOB）過錫板工藝改進(jìn)為Chip On Board（COB）板上連接IC芯片的貼片方式。到目前為止，已實(shí)現(xiàn)多層板的Multi Chip Module（MCM）多芯片集成模組化制造技術(shù)。 五CCD攝像機(jī)的數(shù)字化 在制造CCD攝像機(jī)時(shí)，從以往的Analog模擬系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)DSP數(shù)字化處理，可以借助電子計(jì)算機(jī)和專門軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對CCD攝像機(jī)，特別是對彩色CCD攝像機(jī)的各種參數(shù)的量化調(diào)整，可以確保CCD攝像機(jī)性能指標(biāo)的優(yōu)化一致性以及在特殊使用條件下的參數(shù)量化修改。 三、CCD攝像機(jī)的技術(shù)性能、特點(diǎn)及進(jìn)展 一Hyper-D高動(dòng)態(tài)范圍CCD攝像機(jī) CCD攝像機(jī)是一種用來模擬人眼的光電探測器。但是人眼在觀察目標(biāo)時(shí)，可以看清目標(biāo)的較低照度為1Lux，當(dāng)目標(biāo)照度達(dá)到3×105Lux時(shí)，即為人眼動(dòng)態(tài)范圍，這種攝像機(jī)被稱為Hyper-D CCD攝像機(jī)。 二從模擬Analog CCD攝像機(jī)向DSP數(shù)字處理CCD攝像機(jī)方向的發(fā)展 采用DSP技術(shù)，可以使CCD攝像機(jī)在數(shù)字檢測和數(shù)字運(yùn)算技術(shù)上能夠有效實(shí)現(xiàn)智能化逆光背景補(bǔ)償；能夠自動(dòng)跟蹤白平衡，即可以在任何條件下檢測和跟蹤“白色”，并以數(shù)字運(yùn)算處理功能來再現(xiàn)原始的景物色彩