小芯片有大功能――監控攝像機的眼睛CCD

對于監控攝像機來說，CCD是最核心的部件，相當于監控攝像機的眼睛。被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至 CCD芯片上， CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷，各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下，逐點外移，經濾波、放大處理后，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。

CCD是 Charge Coupled Device（電荷耦合器件）的縮寫，它是一種半導體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。

按照成像色彩、分辨率、靈敏度以及靶面尺寸的不同有不同的分類。一般來說，大的 CCD 芯片，其相應的象素面積也較大，接收所攝光的面積增大，必然使象素輸出電荷增多，靈敏度上升，在弱光條件下具有較好的拍攝能力，容易使攝像機整體質量提高，圖像細部明顯細膩自然。而光學系統聚焦影像時的焦平面越小，則成像過程中丟失的細節就越多，得到的影像放大后細部過渡就可能有突變的現象，顯得不自然。

另外小尺寸 CCD 擁有更多的象素和更高的分辨率也會導致單個像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。單個像素的面積越小，其感光性能越低，信噪比越低，動態范圍越窄。每個象素上的信息趨于與在它附近的象素的信息混合（在電子學上這個概念叫做色度亮度干擾）。

CCD與CMOS的比較

互補性氧化金屬半導體CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現雜點， 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現象。

CCD與CMOS不同工作原理

由兩種感光器件的工作原理可以看出，CCD的優勢在于成像質量好，但是由于制造工藝復雜，只有少數的廠商能夠掌握，所以導致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價格非常高昂。

在相同分辨率下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。CMOS感應器則作為低端產品應用于一些攝像頭上。

CMOS影像傳感器的優點之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優異的影像品質，付出代價即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源即可驅動，電源消耗量比CCD低。

CMOS影像傳感器的另一優點，是與周邊電路的整合性高，可將ADC與訊號處理器整合在一起，使體積大幅縮小，例如，CMOS影像傳感器只需一組電源，CCD卻需三或四組電源，由于ADC與訊號處理器的制程與CCD不同，要縮小CCD套件的體積很困難。但目前CMOS影像傳感器首要解決的問題就是降低噪聲的產生，未來CMOS影像傳感器是否可以改變長久以來被CCD壓抑的宿命，往后技術的發展是重要關鍵。

CCD的市場現狀

CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺感應。 CCD經過長達三十多年的發展，大致的形狀和運作方式都已經定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產 CCD 的公司分別為：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本廠商。我國監控攝像機使用的CCD大多是日本制造的。前段時間日本地震，日本SONY、Sharp等廠商受到影響，我國監控攝像機的價格就隨之上漲。

21 世紀，世界進入了信息時代，數字化、計算機化、通訊、電視融為一體的網絡化即將成為現實，讓人們去面對、去學習、去研究。從整個系統來講，CCD 攝像機是核心的元件之一，但由于我國 CCD 攝像機制造技術和 CCD 傳感器生產線正處于發展和不斷完善的階段，因此，目前我國 CCD 產業亟待發展，才能適應市場的需求。隨著我國經濟的高速增長，信息產業化進程的加快，CCD 攝像機的市場會越來越大，應用的領域將深入到每一個相關的專業領域，將給人們帶來新的概念。