CCD是攝像機(jī)的核心器件,因此其性能高低將直接影響攝像機(jī)的品質(zhì),并且CCD的發(fā)展是攝像機(jī)更新?lián)Q代的基礎(chǔ)。
CCD傳感器有兩種:
第一種是特殊CCD傳感器,如紅外CCD芯片(紅外焦平面陣列器件)、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD等,另外還有大靶面如2048×2048、4096×4096可見光CCD傳感器、寬光譜范圍(紫外光→可見光→近紅外光→3-5μm中紅外光→8-14um遠(yuǎn)紅外光)焦平面陣列傳感器等。目前已有商業(yè)化產(chǎn)品,并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。
第二種是通用型或消費(fèi)型CCD傳感器,在許多方面都有較大地進(jìn)展,總的方向是提高CCD攝像機(jī)的綜合性能。
(1)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(jī)的進(jìn)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。
(2)CCD傳感器向高素?cái)?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?cái)?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。
(3)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(jī)有+24V、+22V、+17V和+5V等,目前通用的為+12V。為配合PC攝像機(jī)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。
(4)提高CCD攝像機(jī)的制造效率
為了降低CCD攝像機(jī)的制造成本,實(shí)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(jī)的小型化,即由DipOnBoard(DOB)過錫板工藝改進(jìn)為ChipOnBoard(COB)板上連接IC芯片的貼片方式。到目前為止,已實(shí)現(xiàn)多層板的MultiChipModule(MCM)多芯片集成模組化制造技術(shù)。
(5)CCD攝像機(jī)的數(shù)字化
在制造CCD攝像機(jī)時,從以往的Analog模擬系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)DSP數(shù)字化處理,可以借助電子計(jì)算機(jī)和專門軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對CCD攝像機(jī),特別是對彩色CCD攝像機(jī)的各種參數(shù)的量化調(diào)整,可以確保CCD攝像機(jī)性能指標(biāo)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。