工业内窥镜高端CCD摄像机的技术分析

一个完整的摄像设备由有两部分组成，即镜头和摄像机，而摄像机又由感光器件(CCD或者CMOS，本文以CCD为例)、复杂的信号处理电路、滤光片等组成。
1、镜头
   作为摄像部件的重要组成部分，其作用是为摄像机的CCD聚焦被摄物体的光线，使景物在CCD上成像。其可摄取光线的多少直接决定了CCD成像的清晰度。衡量镜头摄取光线的多少，称之为进光量，镜头的进光量用F值(光圈)表示。F值=f(焦点距离)/D(镜头的有效口径)，它与口径成反比，与焦点距离成正比。在焦距相同的条件下，镜头口径越大，F值越小，镜头进光量就越大。常见镜头的F值多为1.2、1.4，目前也有F1.0的镜头。因此为了使得摄像机获得理想的低照度效果，需要配置相适合的或配置F值较小的镜头。
2、CCD感光器件
   目前摄像机常用的CCD主要有三大供应商，即SONY、SHARP和LG，在这三种CCD中，SONY的CCD感光度相对较好，常用的SONYCCD低照度技术为SuperHADCCD;后来SONY又研发出超感光度CCD，SONY称之为EXVIEWCCD，该CCD的感光度为SuperHADCCD的5倍。
   另外，CCD的尺寸大小也对感光度有着很大的影响，尺寸越大，其感光度越好。为了使摄像机有更低的照度指标，经常会采用1/2英寸的CCD摄像机。有数据显示：1/3英寸CCD的感光量只有1/2英寸CCD的56%;而1/4英寸CCD的感光量只有1/3英寸CCD的44%。
3、滤光片
   其是彩色摄像机的一个很小的器件，对摄像机的成像效果起着很大作用。滤光片滤除红外光。彩色摄像机的CCD也可感应红外线，但因感应红外光易导致DSP无法算出正确颜色，因此须加一片滤光片将光线中红外光滤除，所以只有彩色CCD需要滤光片，黑白CCD不需要安装。
   低照度摄像机为得到更低的照度，除摄取可见光外，也需要摄取一些红外光，而不同波长的红外光都被摄取会对摄像机成像造成一定的影响，所以要采用可滤除不需要的的红外光而保留需要的红外光的滤光片。目前高端低照度摄像机会选用双滤光片，即白天采用不感应红外的滤光片以获得清晰的图像，夜间采用可感应红外的滤光片得到更低的照度。
   此类摄像机都会有一个光敏电阻，当光敏电阻感应到外界光线不足时会启动摄像机内的触发电路，将不感应红外光的滤光片切换成感应红外光的滤光片。更高端的摄像机在切换滤光片的同时会转换成黑白图像，以此得到更好的图像效果。当然，在转换过程中会遇到一个临界值问题，若光线恰好在设定的临界值时会来回切换，不但对成像效果会有影响，也会因为不停的机械运动影响滤光片的寿命，所以一些生产厂家在摄像机内增加一个延迟电路，即当达到临界值时延迟一段时间再切换，若在这个时段内，照度继续降低，则切换，若保持不变或者升高，则不进行切换。