一、CCD
1．簡述
CCD(Charge Coupled Device)，即“電荷耦合器件”，以百萬像素為單位。數(shù)碼相機規(guī)格中的多少百萬像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一種感光半導體芯片，用于捕捉圖形，廣泛運用于掃描儀、復印機以及無膠片相機等設備。與膠卷的原理相似，光線穿過一個鏡頭，將圖形信息投射到CCD上。但與膠卷不同的是，CCD既沒有能力記錄圖形數(shù)據(jù)，也沒有能力保存下來，甚至不具備“曝光”能力。所有圖形數(shù)據(jù)都會不停留地送入一個“模-數(shù)”轉換器，一個信號處理器以及一個存儲設備(比如內(nèi)存芯片或內(nèi)存卡)。CCD有各式各樣的尺寸和形狀，的有2×2平方英寸。
2．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(chǎn)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(shù)電路中，再經(jīng)過DSP等成像電路形成圖像。fast scan 和slow scan的區(qū)別就在于光生電子導出的速度和電路系統(tǒng)上不同。fast scan 導出電子的頻率非?？?，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；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(shù)轉換器動態(tài)范圍和靈敏度，保證了信號轉換過程不失真，同時為了減低熱效應產(chǎn)生的噪聲，一般使用Cooling 系統(tǒng)降溫。
看了上面的解釋我們可以知道專業(yè)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(shù)轉換電路、圖像顯示電路、Cooling電路，每一步專業(yè)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(yè)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(shù)碼相機只能反映50%以下的光信號。
3．評價CCD的基本指標
主要包括信噪比、冷卻溫度、像素值等
3.1信噪比（SNR）
信噪比真實體現(xiàn)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(shù)目）同時盡可能減少噪音。
SNR=滿井電子/噪音電子=動態(tài)范圍=灰階=2bit數(shù)
3.2冷卻溫度