淺談CCD傳感器攝像機的技術(shù)發(fā)展趨勢芯片

CCD(Charge-coupledDevice)即電荷耦合元件，可以稱為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素(Pixel)。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。

CCD是攝像機的核心器件，因此其性能高低將直接影響攝像機的品質(zhì)，并且CCD的發(fā)展是攝像機更新?lián)Q代的基礎(chǔ)。下面具體談?wù)凜CD的技術(shù)發(fā)展方向。

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;由于光刻機的進步，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。

CCD傳感器向高素數(shù)、多制式發(fā)展

各種CCD傳感器的像面尺寸在減少，但其像素數(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。

降低CCD傳感器的工作電壓、減少功耗

在初期研制的CCD攝像機有+24V、+22V、+17V和+5V等，目前通用的為+12V。為配合PC攝像機和網(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。

提高CCD攝像機的制造效率

為了降低CCD攝像機的制造成本，實現(xiàn)高速自動化生產(chǎn)，制造廠家追求緊密性結(jié)構(gòu)，致力于CCD攝像機的小型化，即由DipOnBoard(DOB)過錫板工藝改進為ChipOnBoard(COB)板上連接IC芯片的貼片方式。到目前為止，已實現(xiàn)多層板的MultiChipModule(MCM)多芯片集成模組化制造技術(shù)。

CCD攝像機的數(shù)字化

在制造CCD攝像機時，從以往的Analog模擬系統(tǒng)逐步實現(xiàn)DSP數(shù)字化處理，可以借助電子計算機和專門軟件系統(tǒng)實現(xiàn)對CCD攝像機，特別是對彩色CCD攝像機的各種參數(shù)的量化調(diào)整，可以確保CCD攝像機性能指標的優(yōu)化一致性以及在特殊使用條件下的參數(shù)量化修改。