CCD基础 [兼容模式].pdf

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1、CCDCCDCCDCCD的基础知识及的基础知识及的基础知识及的基础知识及CCDCCDCCDCCD的基础知识及的基础知识及的基础知识及的基础知识及OLYMPUSOLYMPUSOLYMPUSOLYMPUS数码影像产品介绍数码影像产品介绍数码影像产品介绍数码影像产品介绍OLYMPUSOLYMPUSOLYMPUSOLYMPUS数码影像产品介绍数码影像产品介绍数码影像产品介绍数码影像产品介绍OCM-SH 市场部市场部数码数码CCD产品产品DP72传统的胶片式相机传统的胶片式相机传统的胶片式相机传统的胶片式相机显微摄影装置显微摄影装置显微摄影装置显微摄影装置显微摄影装置显微摄影装置显微摄影装置显微摄影装置

2、传统相机与数码相机的比较传统相机与数码相机的比较传统相机与数码相机的比较传统相机与数码相机的比较?信号捕捉信号捕捉数码相机数码相机CCD或或CMOS 模模/数数数字信号数字信号传统相机传统相机胶片胶片?信号存储信号存储存储卡，硬盘存储卡，硬盘显示器取景检查显示器取景检查输入计算机输入计算机胶卷（银盐感光材料）胶卷（银盐感光材料）?信号处理信号处理?信号输出信号输出显示器取景检查显示器取景检查，输入计算机输入计算机数据线方式数据线方式-串口串口、并口并口、PCI、胶片冲洗胶片冲洗，扫扫描描扫描仪扫描仪?信号输出信号输出?分辨率分辨率IEEE1394、USB或读卡器一般级别的不如传统相机或读卡器一

3、般级别的不如传统相机扫描仪扫描仪高高?色彩平衡色彩平衡?感感光度光度一般不如传统相机一般级别较低，高级别可以对暗物体一般不如传统相机一般级别较低，高级别可以对暗物体好好高高感感拍摄拍摄(QE)高高数码相机信号流程图数码相机信号流程图数码相机信号流程图数码相机信号流程图数字数字电信号电信号R/G/BDSP存储器数字接口显微镜信号信号电信号电信号光图象信号R/G/BCCDDSP存储器视频接口电效应电效应LCD显示屏光光电效应电效应光子电子光子电子DP12模拟电信号模拟电信号芯片的感光原理芯片的感光原理CCD CCD 芯片的感光原理芯片的感光原理图象数字化图象数字化图象数字化图象数字化模拟图象数字图

4、象模拟图象数字图象灰度连续图象不连续值连续图象不连续值物理图象物理图象数字图象数字图象Pixel 0,0图象被转化成分割的小区域图象被转化成分割的小区域像素像素(Pixel)，CCD芯片的感光单元芯片的感光单元物理图象物理图象数字图象数字图象Pixel16,5图象数字化图象数字化图象数字化图象数字化图象数字化图象数字化图象数字化图象数字化图象每图象每一一点都用点都用一一定的整数表示定的整数表示，该数值用来标明该数值用来标明图象每点都用定的整数表示图象每点都用定的整数表示，该数值用来标明该数值用来标明该像素点的明暗度该像素点的明暗度(灰度灰度,gray level)，从而构成一幅，从而构成一幅数

5、字位图数字位图。255 250 200 220 253 254数字位图数字位图。55 50 00053 5249 180 0 0 167 254220 0 0 0 0 240210 104 0 0 123 234243 239 160 190 240 251图象越亮，数值越大图象越亮，数值越大数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标?感应器类型（Sensor type)：感应器类型（Sensor type)：CCD、CMOSCCD、CMOS电荷耦合装置互补金属氧化物半导体电荷

6、耦合装置互补金属氧化物半导体?芯片尺寸(Chip size)：芯片尺寸(Chip size)：对角线大小对角线大小（英寸英寸）光感、数字处理分开，一致性好窗口性好，低能耗，理论速度快光感、数字处理分开，一致性好窗口性好，低能耗，理论速度快对角线大小对角线大小（英寸英寸）1/3、1/2、2/31/3、1/2、2/3数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标?分辨率(Resolution)：图象解析能力（像素点）分辨率(Resolution)：图象解析能力（像素点）?像素单位(Pixel)：相对独立感应单元(m像素单位(Pixel)：相对独立感应单元(m2 2

7、)像素单位大敏感度高像素单位大敏感度高，单位面积分辨率低单位面积分辨率低数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标?黑白或彩色(mono or color)黑白或彩色(mono or color)图象明亮度灰度图图象明亮度灰度图三色滤光片三色滤光片bayer mask(RGB HSV CYMbayer mask(RGB HSV CYM等等)bayerbayer maskmask (RGB(RGB,HSVHSV,CYMCYM等等)彩色图彩色图彩色图彩色图敏感度会降低敏感度会降低敏感度会降低敏感度会降低实际分辨率下降实际分辨率下降色彩的组成色彩的组成redgr

8、eengreenblue数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标?制冷(Cooling):制冷(Cooling):降低电子元件热噪音降低电子元件热噪音（热电热电、空气空气、液体液体）（热电热电、空气空气、液体液体）?暗电流(Dark Current):暗电流(Dark Current):相邻电子或电子元件的宇宙射线或磁力作用，受温度影响相邻电子或电子元件的宇宙射线或磁力作用，受温度影响?全幅采集速度(Frame capture rate)全幅采集速度(Frame captur

9、e rate)将图象采集到相机芯片的速度(fps)，无计算机运算部分将图象采集到相机芯片的速度(fps)，无计算机运算部分数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标?动态范围动态范围(Dynamic range)(Dynamic range)感应器对对比度区分能力(bit)感应器对对比度区分能力(bit)e.g.8bite.g.8bit=2 28 8=256256位灰度值表示最黑位灰度值表示最黑最亮的梯度变化最亮的梯度变化e.g.e.g.8bit8bit 2 2 256256位灰度值表示最黑位灰度值表示最黑最亮的梯度变化最亮的梯度变化彩色图象经过三种颜色合

10、成bit值增大三倍彩色图象经过三种颜色合成bit值增大三倍数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标?读出噪音读出噪音(Readout Noise):(Readout Noise):?读出噪音读出噪音(Readout(Readout Noise):Noise):相机电子元件处理图象时的额外噪音，与电子效率有关相机电子元件处理图象时的额外噪音，与电子效率有关读出噪音和暗电流统称CCD的噪音?像素组合像素组合(Binning)(Binning)?像素组合像素组合(Binning)(

11、Binning)相邻像素点组合成相邻像素点组合成一个相素点，一个相素点，增大增大CCDCCD敏感度敏感度容易容易增大增大CCDCCD敏感度敏感度，容易容易对弱光样品调焦对弱光样品调焦数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数码相机基本技术指标数据接数据接(I tf)(I tf)?数据接数据接口口(I(In nt tererf faceace):PCI、USB、FireWirePCI、USB、FireWire?最大数据传输速度(Max Date Transfer rate)：最大数据传输速度(Ma

12、x Date Transfer rate)：图片数据从相机传输到电脑的最快速度图片数据从相机传输到电脑的最快速度运算速度运算速度图片数据从相机传输到电脑的最快速度图片数据从相机传输到电脑的最快速度，运算速度运算速度?图象整和能力(Integration)：图象整和能力(Integration)：相机芯片的曝光能力(平均值，积分）相机芯片的曝光能力(平均值，积分）相机选择标准相机选择标准相机选择标准相机选择标准?不仅是清楚技术特点不仅是清楚技术特点：?不仅是清楚技术特点不仅是清楚技术特点：用途、经费，性价比高质量（清晰度、敏感度）用途、经费，性价比高质量（清晰度、敏感度）1.明场图片1.明场图片

13、不考虑：大的动态范围，低读出噪音，暗电流等不考虑：大的动态范围，低读出噪音，暗电流等关心关心：幅捕获速度，空间分辨率，色彩特性等：幅捕获速度，空间分辨率，色彩特性等明场生物学明场生物学高分辨率高分辨率，高色彩还原度高色彩还原度，高图象采集速度高图象采集速度高分辨率高分辨率，高色彩还原度高色彩还原度，高图象采集速度高图象采集速度相机选择标准相机选择标准2.荧光图片荧光图片关心关心：动态范围动态范围像素组合像素组合噪音特性噪音特性关心关心：动态范围动态范围，像素组合像素组合，噪音特性噪音特性基本观察：基本观察：10bit以上动态范围、适度制冷、不必太关心背景问题10bit以上动态范围、适度制冷、不

14、必太关心背景问题弱染色：弱染色：至少12bit动态范围、较高分辨率、制冷、Binning至少12bit动态范围、较高分辨率、制冷、Binning特殊应用特殊应用：特殊应用特殊应用：Ritio等:高速、紫外高敏感度、低背景、Binning功能Ritio等:高速、紫外高敏感度、低背景、Binning功能荧光延时观察：制冷、低背景、设置integration时间、快读出速度荧光延时观察：制冷、低背景、设置integration时间、快读出速度DP72DP72超高超高分辨率数码相机分辨率数码相机超高超高分辨率数码相机分辨率数码相机特殊的像素移动技术处理，使分辨率高达特殊的像素移动技术处理，使分辨率高达

15、12801280万像素万像素新新PCIPCI卡卡具有更高的图像传输速度具有更高的图像传输速度适合适合各种型号的各种型号的PCPC新新PCIPCI卡卡，具有更高的图像传输速度具有更高的图像传输速度，适合适合各种型号的各种型号的PCPC全幅预览速度可达全幅预览速度可达15fps15fps，采集1250万像素图像只需2.5s，采集1250万像素图像只需2.5s极高的色彩还原性极高的色彩还原性1212bitsbits灰度值灰度值极高的色彩还原性极高的色彩还原性，1212bitsbits灰度值灰度值ISO1600ISO1600的高敏感度的高敏感度高至高至4 4x x4 4的像素混合模式的像素混合模式高至

16、高至4 4x x4 4的像素混合模式的像素混合模式低于环境温度低于环境温度10C10C的制冷的制冷和超级荧光曝光模式和超级荧光曝光模式和超级荧光曝光模式和超级荧光曝光模式，可以满足较弱荧光图像的观察可以满足较弱荧光图像的观察自带软件操作十分简单自带软件操作十分简单自带软件操作十分简单自带软件操作十分简单DP20 DP20 高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机?轻松调焦和取景：高分辨率(1600 x1200)实时预览速度15FPS?真实的色彩还原，特别适合明场病理片的拍摄特别适合明场病理片的拍摄高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还

17、原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机DP20 DP20 高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机?实时的独立控制和显示便于会议讨论等应用（无需计算（机主机，只需要显示器/监视器即可）特别适合病理教学读片和会诊特别适合病理教学读片和会诊?USB连接实现轻松简单的?USB连接，实现轻松简单的笔记本控制操作DP20DP20 高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机DP20DP20 DP20 高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相

18、机高色彩还原的灵活性数码相机高色彩还原的灵活性数码相机DP20CCD规格规格1/1.8”彩色彩色CCD，1600X1200最大图象采集速度最大图象采集速度15秒秒/幅幅最大图象采集速度最大图象采集速度15秒秒/幅幅敏感度相当于敏感度相当于ISO200/400曝光方式曝光方式自动自动手动手动曝光方式曝光方式自动自动，手动手动动态范围动态范围8-bit测光方式测光方式30%平均测光平均测光1%0 1%点测光点测光测光方式测光方式30%平均测光平均测光，1%、0.1%点测光点测光幅采集速度幅采集速度15 fps(1600X1200)制冷制冷无无制冷制冷无无数据接口类型数据接口类型USB接口接口最大数

19、据传输速度最大数据传输速度24 MHt 24 bit最大数据传输速度最大数据传输速度24 MHz at 24-bit/MP3.3MP3.3/5.0 MP3.3 5.0 MP3.3/5.0 5.0 真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机330/510330/510万像素CCD图像探测器，万像素CCD图像探测器，无像素移动部分无像素移动部分高至高至4 4x x4 4的像素混合模式的像素混合模式保证图像采集和预览的保证图像采集和预览的高至高至4 4x x4 4的像素混合模式的像素混合模式，保证图像采集和预览的保证图像采集和预览的速度并提供多种

20、分辨率和采集速度选择速度并提供多种分辨率和采集速度选择用户可选择用户可选择制冷制冷的机种以达到更高的灵敏度要求的机种以达到更高的灵敏度要求用户可选择用户可选择制冷制冷的机种以达到更高的灵敏度要求的机种以达到更高的灵敏度要求，1394FireWire1394FireWire接口，可以方便的与台式机或笔记本接口，可以方便的与台式机或笔记本连接连接连接连接是明场显微图像的理想之选是明场显微图像的理想之选MP3 3/5 0MP3 3/5 0MP3 3/5 0MP3 3/5 0真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机MP 规格规格MP3MP3.3/

21、53/5.0 0 MP3MP3.3/53/5.0 0 真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机MP5.0MP3.3CCD规格MP5.0MP3.3CCD规格2/3”2588 x 19602588 x 19601/2”2048 x 15361/2 2048 x 1536读出噪音9.8 electrons 20Mhz9.8 electrons 20Mhz读出噪音9.8 electrons 20Mhz9.8 electrons 20Mhz最大幅获取速度最大幅获取速度2588X19602588X1960全幅全幅 3.5fps3.5fps2048X1

22、5362048X1536全幅全幅 3.5fps3.5fps最大幅获取速度最大幅获取速度2588X19602588X1960全幅全幅 3.5fps3.5fpsRTV 预览模式 25fpsRTV 预览模式 25fps2048X15362048X1536全幅全幅 3.5fps3.5fps RTV 预览模式 25fps RTV 预览模式 25fps像素整合像素整合2X2X、3X3X、4X4X2X2X、3X3X、4X4X像素整合像素整合2X2X、3X3X、4X4X2X2X、3X3X、4X4X制冷类型可选 Peltier半导体式制冷低于室温制冷类型可选 Peltier半导体式制冷低于室温 10C10C可选

23、 Peltier半导体式制冷低于室温可选 Peltier半导体式制冷低于室温 10C10C动态范围动态范围1010-bit-bit 1010-bit 数据接口类型IEEE 1394 FireWireIEEE 1394 FireWire-bit 数据接口类型IEEE 1394 FireWireIEEE 1394 FireWire最大数据传输速度20 Mhz at 8-bit and 10Mhz at 10-bit20 Mhz at 8-bit and 10Mhz at 10-bit最大数据传输速度20 Mhz at 8-bit and 10Mhz at 10-bit20 Mhz at 8-bit

24、 and 10Mhz at 10-bitTMTMTMTMEvolutioEvolution nEvolutioEvolution nTMTM TMTM MP MP MP MP 真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机真实还原高分辨率数码相机3.10s 曝光荧光3.10s 曝光荧光1 1高色彩还原高色彩还原1 1.高色彩还原高色彩还原.2.高动态范围高动态范围病病2.高动态范围高动态范围病病理片理片RetigaRetigaExi Exi Exi Exi 超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机g g增强的可见光至增强的可见光至红外光

25、谱红外光谱范围的量子效应，范围的量子效应，极高灵敏度极高灵敏度CCDCCD探测器探测器探测器探测器制冷至低于环境温度制冷至低于环境温度25C25C，极低的热噪音。适合于要求长，极低的热噪音。适合于要求长曝光时间的极弱光或荧光图像采集曝光时间的极弱光或荧光图像采集曝光时间的极弱光或荧光图像采集曝光时间的极弱光或荧光图像采集实时动态图像预览，高速动态图像采集，像素混合模式及感兴趣区定义使采集速度更快实时动态图像预览，高速动态图像采集，像素混合模式及感兴趣区定义使采集速度更快可与RGB Filter相配，组成高分辨率彩色像机可与RGB Filter相配，组成高分辨率彩色像机FireWireFireW

26、ire接口接口，可以方便的与台式机或笔记本连接可以方便的与台式机或笔记本连接，高达23倍增益(gain)，极大增强微弱荧光拍摄敏感度高达23倍增益(gain)，极大增强微弱荧光拍摄敏感度RetigaRetigaExiExiExiExi超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机RetigaRetigaExiExi ExiExi 超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机超高敏感度数码相机RetigaExi 规格gCCD类型2/3CCD类型2/3”Sony 单色CCDSony 单色CCD分辨率分辨率1360 x 10361360 x 1036像素单位像素单

27、位：6 456 45m x 6 45m x 6 45m m分辨率分辨率13601360 x x 10361036 ，像素单位像素单位：6 6.4545m m x x 6 6.4545m m读出噪音8 electrons 20Mhz读出噪音8 electrons 20Mhz暗电流暗电流0 15 electrons/pixel/sec0 15 electrons/pixel/sec 低于室温低于室温2525C C暗电流暗电流0 0.1515 electrons/pixel/secelectrons/pixel/sec 低于室温低于室温2525C C最大幅读取速度最大幅读取速度10 fps10 fp

28、s 最高分辨率 12-bit,binning(up to 最高分辨率 12-bit,binning(up to 8x88x8)和AOI功能时，可以获得110fps的高速度)和AOI功能时，可以获得110fps的高速度像素整合2x2、4x4、8x8制冷类型可选Peltier 半导体式制冷低于室温像素整合2x2、4x4、8x8制冷类型可选Peltier 半导体式制冷低于室温 25C25C动态范围动态范围12-bit12-bit数据接口IEEE 1394 FireWire数据接口IEEE 1394 FireWire最大数据处理速度10 Mhz或20 Mhz 可选12-bit相机接口类型C口最大数据处

29、理速度10 Mhz或20 Mhz 可选12-bit相机接口类型C口产品性能比较产品性能比较产品性能比较产品性能比较产品性能比较产品性能比较产品性能比较产品性能比较敏敏感度速度高敏感度Exi敏感度、速度高ExiQICAMDP72MPDP-20分辨率高分辨率相机选择指南相机选择指南DP72DP20MPQEi明明视视病理病理组织学组织学视视野野组织学组织学形态学形态学活细胞活细胞活细胞活细胞荧光基础荧光荧光基础荧光弱荧光弱荧光观察观察弱荧光弱荧光FISHRATIO近红外近红外暗场暗场图片发表明场图片发表明场荧光荧光图片文档图片文档谢谢谢谢 谢谢谢谢 大大大大 家家！家家！谢谢谢谢 谢谢谢谢 大大大大 家家家家