1.CCD参数

像素大小(Pixel Size) 或称像素点或像素尺寸,是指个别感应像素的实际尺寸大小,不论是长或宽,都以μm(Micrometer)为计量单位。是指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸,通常尺寸包括14μm,10μm,9μm,7.4μm,7μm,6.45μm,3.75μm等,像素尺寸越大CCD质量也越好。像素尺寸从某种程度上反映了芯片对光的响应能力,像素尺寸越大,能够接收到的光子数量越多,在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多,图像信息越强、越清晰。对于弱光成像而言,像素尺寸是芯片灵敏度的一种表征,像素尺寸越大芯片灵敏度越好、CCD成像的画质更好;在分辨率允许的情况下,选择像素尺寸大的相机,会有较大的动态范围;更大的像素尺寸,同时还会提高摄像机的感光度(感光度是指多暗的情况下,摄像机能够工作)。像素尺寸越大的CCD成像质量越好同时成本也越高。 CCD(Charge Coupled Devices) 个别光感应组件(称为Pixels)组合成矩阵或线形式的半导体装置,光学镜头把影像聚在此Sensor上,每一个Pixels累积和光成正比的电荷,然后传送读出。输出矩阵大小是感光元矩阵的一半就是interlace模式CCD,如是相同大小就是Progressive Scan CCD。 景深 (Depth of Field): 至近点和至远点之间的距离能聚焦清楚,受镜头焦距长及光圈大小影响。降低焦距长及光圈缩小,景深就会增加。 电子快门(Electronic Shutter) CCD/CMOS Camera操作模式,积分时间可以缩短,不需任何机械装置被用来降低抓取快速移动物体产生的模糊现象。 暗电流(Dark Noise Current) : 在某特定工作温度的条件下,遮蔽CCD/CMOS的感应器,使其避免任何光源的照射或感光,而经由感测组件本身产生的电荷数(Electrons)。噪声值的大小,以特定温度,每秒产生的电荷数为主要单位。 [2] 输出噪声(Readout Noise) : CCD/CMOS正常工作时,除了真正有效的输出讯号外,因其它因素造成而随之输出的电荷数,皆称之。 量子效益(Quantum Efficiency) : 直接进入或投射在感测组件上的光子总数(Photons) ,与被传感器换成电荷数的比率,通常用百分比(%)来表示。 电位井容量(Fall-well Capacity) 每个图素所有容纳的电荷总数量。数目愈多,影像的动态范围(Dynamic Range)愈大;更能表现影像上,任何微小明暗度的变化。 S /N (Signal To Noise Ratio) : 常以dB为单位表示,是正常讯号输出和电子讯号内的噪声比。 模拟数字化(Analog To Digital) : 是CCD/CMOS摄影机输出影像讯号的格式。早期所制定的标准型的CCD/CMOS,多采用模拟讯号输出,则陆续推出内建模拟转数字(ADC)电路的数字化摄影机。摄影机所能提供的影像灰阶度,则取决于A/D转换电路的位数。譬如,8位摄影机,可提供28=256灰阶影像输出,而10位,则代表1024灰阶度表现力,依此类推。 白平衡: 白平衡是摄像机的一个极重要的概念.所谓白平衡,就是摄像机对白色物体的还原.当我们用肉眼观看这大千世界时,在不同的光线下,对相同的颜色的感觉基本是相同的,比如在早晨旭日初升时,我们看一个白色的物体,感到它是白的;而我们在夜晚昏暗的灯光下,看到的白色物体,感到它仍然是白的.这是由于人类从出生以后的成长过程中,人的大脑已经对不同光线下的物体的彩色还原有了适应性.但是,作为摄像机,可没有人眼的适应性,在不同的光线下,由于CCD/CMOS输出的不平衡性,造成摄像机彩色还原失真:具体到拍摄白色物体的时候就表现为或者偏蓝,或者偏红,从而造成整个拍摄的图像彩色失真。 制冷: CCD工作时温度会升高,这会产生噪音,尤其是长时间曝光(若荧光拍摄等情况需要较长的曝光时间),如果把温度降低,可以减少这类噪音,所以大家看到有冷CCD。制冷方式有很多,比如装风扇、半导体制冷、水循环制冷,还有用液氮制冷的,制冷越低,降噪越好,但是成本也就越高。Tucsen二级半导体制冷CCD,可制冷至室温下-45℃。 灰阶: 一般是写的多少bit,这个值高点好些,这样在一些层次比较多或者不容易区分的图片的拍摄上会有帮助,常见的是医院血液科的血涂片拍摄:红血球非常薄而且多,经常在镜下观察时会发现有不少是有重叠的,人眼还比较好区分重叠的部分,但是换到CCD上面的话,基本需要12bit以上了,最好是14bit的。对于做灰度分析或者荧光定量分析的,灰阶还是高点好。 速度: 这个自然是越快越好,不过要注意区分:速度分为读出速度,预览速度,采集速度;读出速度高不一定预览、采集就快,因为它还受后面接口、电脑等的影响;预览速度受分辨率影响,采集速度相对好点,因为他的变动基本上就只有电脑配置高低影响了。 数据接口: 最常用的是 USB接口,1394其次,还有就是串口。 Binning: 这是提高CCD预览、采集的常见方法,支持的binning越高,速度也就能提的更高,不过会牺牲分辨率——其实它就是把几个像素当作一个像素计算,比如2X2,就是把4个像素当作一个像素。 曝光时间: 支持的时间越长,在拍摄弱光的时候会好些;至于说最小曝光时间,原理上可以侧面反应CCD的灵敏度,但是需要参考的条件比较多。 GAIN: 一个信号放大的参数,GAIN越大,所需要的曝光时间也就越短,但是相应的噪音也就会增加。