摄像机发展史与主要技术Word格式.docx

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由于CCD的技能生产工艺庞大，目前业界只有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士和夏普６家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商应是索尼，飞利浦和柯达，其中，在各厂商市占率方面，索尼以50％的市占率，成为市场领导厂商。

索尼从70年代研发CCD以来，即将其遍及运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上，目前索尼的研发水平仍是领先于其它公司之上

目前的CCD组件，每一个像素的面积和开发初期比力起来，己缩小到1/10以下。

今后在应用产物趋向小型化，高像素的要求下，单元面积将会越发的缩小。

在小型化的同时，利用种种新开发的技能，使其感光度不会因为单元面积缩小而受到影响，也同时要求其性能维持或向上提升。

以下是索尼公司按年代分别而生长的CCD传感器简介：

1、HAD感测器

HAD（HOLE-ACCUMULATIONDIODE）传感器是在N型基板，P型，N+2极体的外貌上，加上正孔蓄积层，这是SONY奇特的结构。

由于设计了这层正孔蓄积层，可以使感测器外貌常有的暗电流问题得到解决。

另外，在N型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。

在80年代初期，索尼将其领先使用在可变速电子快门产物中，在拍摄移动快速的物体也可得到清晰的图象。

2、ON-CHIPMICROLENS

80年代后期，因为CCD中每一像素的缩小，将使得受光面积淘汰，感度也将变低。

为改进这个问题，索尼在每一感光二极管前装上微小镜片，使用微小镜片后，感光面积不再因为感测器的开口面积而决定，而是以微小镜片的外貌积来决定。

所以在规格上提高了开口率，也使感亮度因此大幅提升。

3、SUPERHADCCD

进入９０年代后期以来，CCD的单元面积也越来越小，1989年开发的微小镜片技能，已经无法再提升感亮度，如果将CCD组件内部放大器的放大倍率提升，将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。

索尼在CCD技能的研发上又更进一步，将以前使用微小镜片的技能改进，提升光利用率，开发将镜片的形状最优化技能，即索尼SUPERHADCCD技能。

根本上是以提升光利用效率来提升感亮度的设计，这也为目前的CCD根本技能奠基了底子。

4、NEWSTRUCTURECCD

在摄影机的光学镜头的光圈F值不停的提升下，进入到摄影机内的斜光就越来越多，使得入射到CCD组件的光无法百分之百的被聚焦到感测器上，而CCD感测器的感度将会低落。

１９９８年索尼公司为改进这个问题，将彩色滤光片和遮光膜之间再加上一层内部的镜片。

加上这层镜片后可以改进内部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。

并且同时将硅基板和电极间的绝缘层薄膜化，让会造成垂直CCD画面杂讯的讯号不会进入，使SMEAR特性改进。

5、EXVIEWHADCCD

比可视光波长更长的红外线光，也可以在半导体硅芯片内做光电变更。

可是至当前为止，CCD无法将这些光电变更后的电荷，以有效的要领收集到感测器内。

为此，索尼在1998年新开发的“EXVIEWHADCCD”技能就可以将以前未能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料而用。

使得可视光范畴扩充到红外线，让感亮度能大幅提高。

利用“EXVIEWHADCCD”组件时，在暗中的情况下也可得到高亮度的照片。

并且之前在硅晶板深层中做的光电变更时，会漏出到垂直CCD部门的SMEAR身分，也可被收集到传感器内，所以影响画质的杂讯也会大幅低落。

第一节CCD芯片的选择

CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。

目前市场上大部门摄像头接纳的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。

因为芯片生产时产生差异品级，各厂家得到途径差异等原因，造成CCD收罗效果也大不相同。

在购置时，可以接纳如下要领检测：

接通电源，连接视频电缆到监督器，封闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简朴直接的要领，并且不需要其它专用仪器。

然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，检察监督器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。

好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；

而残次品的图像就会有偏色现象，纵然面对一张白纸，图像也会显示蓝色或赤色。

个体CCD由于生产车间的尘土，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的尘土也会造成不良的结果，如果用于此类事情，一定要仔细挑选。

第二章摄像机的主要技能参数

一、CCD尺寸

即摄象机靶面。

目前接纳的芯片大多数为1/3”和1/4”。

在购置摄像头时，特别是对摄像角度有比力严格要求的时候，CCD靶面的巨细，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的巨细和图像的清晰度。

在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。

1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

二、CCD像素

是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰水平，辨别率越高，图像细节的体现越好。

CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。

现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄象机。

三、水平辨别率

辨别率是用电视线（简称线TVLINES）来体现的。

彩色摄象机的典范辨别率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等差异档次。

辨别率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通通例律是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。

四、最小照度

照度又称灵敏度。

是CCD对情况光芒的敏感水平，大概说是CCD正常成像时所需要的最暗光芒。

照度的单元是勒克斯（LUX），数值越小，体现需要的光芒越少，摄像头也越灵敏。

照度是反应光照强度的一种单元，单元是每平方米的流明数，1LUX约莫即是1烛光在1米距离的照度

1LUX=1Lm/M*M（Lm是光通量的单元）

参考情况与照度：

夏日阳光下100000Lux

室内日光灯100Lux

阴天室外10000Lux

薄暮室内10Lux

电视台演播室1000Lux

20cm处烛光10-15Lux

距60W台灯60cm桌面300Lux

夜间路灯0.1Lux

照度值不但与镜头的光圈巨细（F值）有关，与测试时的周边情况也有着较大的干系，以光圈巨细（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。

五、扫描制式

凭据各国供电所接纳的频率差异，有PAL制和NTSC制之分。

50HZ：

PAL制，隔行扫描（PAL）制式（好坏为CCIR），尺度为625行，50场。

60HZ：

NTSC制式，525行，60场（好坏为EIA）。

六、摄象机电源

交换有220V、110V、24V，直流为12V或9V。

七、信噪比

当摄像机摄取较亮场景时，监督器显示的画面通常比力明快，视察者不易看出画面中的滋扰噪点；

而取较暗场景时，监督器显示的画面就比力惨淡，视察者很容易看到画面中雪花状的滋扰噪点。

滋扰噪点的强弱与摄像机的信噪比指标有直接干系，即信噪比越高，滋扰噪点对画面的影响就越小。

信噪比是信号电压对付噪声电压的比值，通常用标记S/N来体现。

由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比的单元用DB来体现。

一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）封闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。

信噪比的典范值为45~55db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；

若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。

八、视频输出

1Vp-p、75Ω，接纳BNC讨论。

九、镜头安装方法

有C和CS方法，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差异是镜头距CCD靶面的距离差异。

C式安装座从基准面到核心的距离为17.562毫米，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度，CS式距核心距离为12.5毫米。

在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方法，如果不是，就需要凭据具体情况增减接圈。

有的摄像头不消接圈，而接纳后像调治环（如松下产物），调治时，用螺丝刀拧松调治环上的螺丝，转动调治环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。

另外（如SONY，JVC）接纳的方法类似后像调治环，它的牢固螺丝一般在摄像机的侧面。

拧松后，调治顶端的一个齿轮，也可以使图象清晰而不消加减接圈。

十、同步方法对单台摄象机而言，主要的同步方法有下列三种：

内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操纵。

外同步——利用一个外同步信号产生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。

电源同步——也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交换电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。

十一、自动增益控制

所有摄象机都有一个未来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，将微弱的信号放大到能正常使用，从而使摄像性能在亮度较低的情况下使用。

然而在亮光照的情况中放大器将过载，使视频信号畸变。

需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄象性能够在较大的光照范畴内事情，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来得到清晰的图像。

而照度较高时能自动低落增益放大倍数，包管图像不产生畸变。

自动增益打开时，售叼电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会减小。

此时的噪点也会比力明显。

十二、背光赔偿

通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调治增益的，但如果视场中包罗一个很亮的配景区域，而视察的主体目标处于亮场的困绕中，画面会显示一片惨淡，无条理。

放大器检测到的信号平均电平很高，增益的倍数也随之淘汰，无法革新画面主体目标的明暗度。

当配景光赔偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份