CCD 是60年代末期由貝爾試驗室發(fā)明。開始作為一種新型的PC存儲電路，很快 CCD具有許多其他潛 在的應(yīng)用，包括信號和圖像(硅的光敏性)處理。
CCD 是在薄的硅晶片上處理一系列不同的功能，在每一個硅晶片上分布幾個相同的IC等可產(chǎn)生功能的元件，被選擇的IC從硅晶片上切下包裝在載體里用在系統(tǒng)上?？偨Y(jié)下來，CCD 主要有以下幾種類型:
1、面陣CCD工業(yè)相機(jī):
允許拍攝者在任何快門速度下曝光拍攝移動物體。
2、線陣CCD工業(yè)相機(jī):
用一排像素掃描過圖片，做三次曝光——分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三色濾鏡，正如名稱所表示的，線性傳感器是捕捉一維圖像。初期應(yīng)用于廣告界拍攝靜態(tài)圖像，線性陣列，處理高分辨率的圖像時，受局限于非移動的連續(xù)光照的物體。
3、三線傳感器CCD工業(yè)相機(jī):
在三線傳感器中，三排并行的像素分別覆蓋 RGB濾鏡，當(dāng)捕捉彩色圖片時，完整的彩色圖片由多排的像素來組合成。三線CCD傳感器多用于高端數(shù)碼相機(jī)，以產(chǎn)生高的分辨率和光譜色階。
4、交織傳輸CCD工業(yè)相機(jī):
這種傳感器利用單獨的陣列攝取圖像和電量轉(zhuǎn)化，允許在拍攝下一圖像時在讀取當(dāng)前圖像。交織傳輸CCD通常用于低端數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)和拍攝動畫的廣播拍攝機(jī)。
5、全幅面CCD工業(yè)相機(jī):
此種CCD 具有更多電量處理能力，更好動態(tài)范圍，低噪音和傳輸光學(xué)分辨率，全幅面CCD 允許即時拍攝全彩圖片。全幅面 CCD由并行浮點寄存器、串行浮點寄存器和信號輸出放大器組成。全幅面CCD 曝光是由機(jī)械快門或閘門控制去保存圖像，并行寄存器用于測光和讀取測光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收圖像信息并把它分成離散的由數(shù)目決定量化的元素。這些信息流就會由并行寄存器流向串行寄存器。此過程反復(fù)執(zhí)行，直到所有的信息傳輸完畢。接著，系統(tǒng)進(jìn)行的圖像重組。
二、工業(yè)相機(jī)參數(shù)簡介
工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵組件，其本質(zhì)的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成為有序的電信號。選擇合適的相機(jī)也是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，相機(jī)的不僅是直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質(zhì)量等，同時也與整個系統(tǒng)的運(yùn)行模式直接相關(guān)。
主要參數(shù)
1. 分辨率(Resolution):相機(jī)每次采集圖像的像素點數(shù)(Pixels)，對于數(shù)字工業(yè)相機(jī)機(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對應(yīng)的，對于模擬相機(jī)機(jī)則是取決于視頻制式，PAL制為768*576，NTSC制為640*480。
2. 像素深度(Pixel Depth):即每像素數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對于數(shù)字工業(yè)相機(jī)機(jī)一般還會有10Bit、12Bit等。
3. 幀率(Frame Rate)/行頻(Line Rate):相機(jī)機(jī)采集傳輸圖像的速率，對于面陣相機(jī)機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)(Frames/Sec.)，對于線陣相機(jī)機(jī)為每秒采集的行數(shù)(Hz)。
4. 曝光方式(Exposure)和快門速度(Shutter):對于線陣相機(jī)機(jī)都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個固定的時間；面陣工業(yè)相機(jī)有幀曝光、場曝光和滾動行曝光等幾種常見方式，數(shù)字工業(yè)相機(jī)機(jī)一般都提供外觸發(fā)采圖的功能?？扉T速度一般可到10微秒，高速工業(yè)相機(jī)還可以更快。
5. 像元尺寸(Pixel Size):像元大小和像元數(shù)(分辨率)共同決定了相機(jī)機(jī)靶面的大小。目前數(shù)字工業(yè)相機(jī)像元尺寸一般為3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。
6. 光譜響應(yīng)特性(Spectral Range):是指該像元傳感器對不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)范圍是350nm－1000nm,一些相機(jī)機(jī)在靶面前加了一個濾鏡，濾除紅外光線，如果系統(tǒng)需要對紅外感光時可去掉該濾鏡。
