[汽車修理知識]車載攝像頭詳細解讀

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：類別：修車常識時間：2008-04-01

CCD與COMS的分類

    CCD與CMOS按成像過程可以分為2大類：動態（fast scan）和靜態（slow scan）；按應用場合不同可以分為專業級和民用級。常見的視頻聊天攝像頭（如羅技）與各種數字相機使用的分別是民用級動態和靜態CCD/CMOS。

CCD的成像原理

    CCD成像的過程是這樣的：CCD表面被覆的硅半導體光敏元件捕獲光子后產生光生電子，這些電子先被積蓄在CCD下方的絕緣層中，然后由控制電路以串行的方式導出到模數電路中，再經過DSP等成像電路形成圖像。fast scan 和slow scan最大的區別就在于光生電子導出的速度和電路系統上不同。fast scan 導出電子的頻率非常快，以便能達到視頻級的刷新率，但這將導致電子丟失、噪聲增多、光生電子清空不徹底；而slow scan 則相反，它的電路設計重在對光生電子積蓄的保護上，導出的頻率不高，但保證傳出過程中電子丟失和損耗降到極小，它的模數轉換器動態范圍和靈敏度極高，保證了信號轉換過程不失真，同時為了減低熱效應產生的噪聲，一般使用Cooling 系統降溫。

    看了上面的解釋我們可以知道專業級的科研用攝像頭為什么那么貴了，從CCD感光層的材料和面積開始、到光生電子的積蓄、到電子的導出電路、傳輸電路、模數轉換電路、圖像顯示電路、Cooling電路，每一步專業級科研攝像頭的工藝都和民用級的不同，成本都在幾十倍到幾百倍以上。目的只有一個，專業級攝像頭能盡可能完整的采集到所有的光信號。一般來說，民用級攝像頭或數碼相機只能反映50%以下的光信號。

    評價CCD的基本指標

    主要包括像素值、信噪比、冷卻溫度等

    信噪比（SNR）

    信噪比真實體現攝像頭的檢測能力。所有的CCD攝像頭的廠家為提高攝像頭的性能，都盡力使信號（可達到滿井電子的數目）最大同時盡可能減少噪音。

    SNR=滿井電子/噪音電子=動態范圍=最大灰階=2bit數

    在相同滿井電子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的監測能力，熱或者暗電流對于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超過5-10秒，CCD芯片就會發熱，沒有致冷設備的芯片，“熱”或者白的像素點就會遮蓋圖像，圖像到處可見雪花。-20°C的攝像頭可以拍攝高達5分鐘的圖像，-40°C的攝像頭拍攝時間可以超過1小時。

    CCD結構設計、數字化的方法等都會影響噪音的產生。通過改善結構、優化方法，同樣能減少噪音的產生。

    像素面積

    這個指標是在芯片的一個重要指標。像素面積越大、對光越靈敏。因為像素點面積有更多電子，能產生更多信號。大像素點增加靈敏度、小的像素點增加分辨率。要提高影像質量就必須增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情況下，增加像素就意味著要縮小了像素中的光電二極管。我們知道單位像素的面積越小，其感光性能越低，信噪比越低，動態范圍越窄，因此這種方法不能無限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面積而一味地提高分辨率，只會引起圖像質量的惡化。但如果在增加CCD像素的同時想維持現有的圖像質量，就必須在至少維持單位像素面積不減小的基礎上增大CCD的總面積。而目前更大尺寸CCD加工制造比較困難，成品率也比較低，因此成本也一直降不下來，這一矛盾對于CCD而言是難以克服的。

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