2024年6月14日发(作者：线源)
彩色CCD摄像机工作原理
彩色电视图像含有颜色的信息，与人眼直接看到的景象更为接近，因而给人们更逼真的感觉。彩色摄
像机由于技术进步而可能做得越来越小，价格越来越低之后，彩色电视才走出了广播电视的领域而为许多
应用电视系统所采用。特别是家用的摄录放像机，市场广阔而销量大，更进一步促进了彩色摄像机的小型
化，廉价化。近十五年来，在安全技术防范用的电视监控系统中，已大量使用彩色摄像机。因为CCD的优
点以及目前达到的优良性能，彩色CCD摄像机便成为电视监控系统中的主流。
在此之前，我们曾简单的介绍过彩色视觉的三基色理论，它是彩色摄像技术的基础。将光图像的颜色
分解为三基色（R，G，B）的电信号进行处理、合成而后传输，经接收端处理，分解而后由显示器恢复为彩
色电视信号图像，这是彩色电视变换的基本过程。处在这一过程始端的彩色摄像机，比较直接的分色方式
就是把图像经滤色片分色（R，G，B），再由三个传感器转换成三路与R，G，B相关的电信号来进行处理，
这就是所谓的“三管式”或“三板式”彩色摄像机。其分色棱镜的原理见图13-14。
图13-15表示三板式CCD彩色摄像机的处理电路方框图。由图13-14可见，三板CCD彩色摄像机的光学
镜头及棱镜系统结构要求是十分精密的，三片CCD传感器应有一致的电性能，其安装的形位公差十分严格，
无论是中心位置还是平面位置都要求十分准确，否则就会导致图像细节模糊，以及彩色镶边现象。三基色
信号的精确重合，理论上就是三片CCD的像素位置重合，同一个像点的色光在三片CCD相应的像素上同时
被扫描读出而分为三基色的电信号。这种复杂的装调、校准过程，在广播电视专业人员使用中尚可接受，
而对于非广播电视应用来说就显得过于不便。因其结构相对复杂，体积、重量必然增加，价格也偏高，虽
然三板式CCD彩色摄像机在性能上很完美，在彩色重现和信噪比方面为单板机所不及，它也只能在电视台
的演播室中占有一定的份额。在家用以及其它非广播电视应用中绝无可能沿用这种型式，正是这方面广阔
的市场，促使电视工业的厂家在彩色摄像机问世伊始，就在探索发展更为简单的两管（两片），单管（单片）
构成的彩色摄像机。单片CCD彩色摄像机在家用机上成功的应用，使单片彩色CCD摄像机产量剧增，这种
规模效应，促使了CCD芯片及其专用配套芯片的发展，降低了成本，反过来又使得CCD摄像机的应用范围
更为扩大，形成一个良性循环。今天，能够如此广泛的在安防系统中使用电视监控手段，与单片彩色摄像
机价廉而性能优良使得应用电视系统造价大大地降低是密切相关的。
图13-14三板式CCD摄像机的彩色分光原理
图13-15三板式CCD彩色摄像机电路方框图
单片CCD彩色摄像机仅用一个CCD传感器，光像只有一路成像在CCD感光面上。反映三基色R，G，B的信
号，是用每一个像素上配置滤色片以及和这种滤色片配置相匹配的特定的信号处理方法获得的。故此单片
彩色CCD摄像机所用的是专用处理芯片。表13-2列出了几种不同型号CCD的彩色多重化方式。可以看出，
在转移结构，读出方式，滤色片配置上它们都有很大的不同。
表13-2不同型号CCD的彩色多重化方式
固体摄像机器件彩色多重化方式
器件结读出方
器件型号像素数感光心尺寸方式名称滤色片配置
构式
行GRGR
帧存储绿条纹
510×4相当2/3英GRGR
单行读IC×O18-k红/蓝行顺
间92寸GRGR
出序
GRGR
2024年6月14日发(作者：线源)
彩色CCD摄像机工作原理
彩色电视图像含有颜色的信息，与人眼直接看到的景象更为接近，因而给人们更逼真的感觉。彩色摄
像机由于技术进步而可能做得越来越小，价格越来越低之后，彩色电视才走出了广播电视的领域而为许多
应用电视系统所采用。特别是家用的摄录放像机，市场广阔而销量大，更进一步促进了彩色摄像机的小型
化，廉价化。近十五年来，在安全技术防范用的电视监控系统中，已大量使用彩色摄像机。因为CCD的优
点以及目前达到的优良性能，彩色CCD摄像机便成为电视监控系统中的主流。
在此之前，我们曾简单的介绍过彩色视觉的三基色理论，它是彩色摄像技术的基础。将光图像的颜色
分解为三基色（R，G，B）的电信号进行处理、合成而后传输，经接收端处理，分解而后由显示器恢复为彩
色电视信号图像，这是彩色电视变换的基本过程。处在这一过程始端的彩色摄像机，比较直接的分色方式
就是把图像经滤色片分色（R，G，B），再由三个传感器转换成三路与R，G，B相关的电信号来进行处理，
这就是所谓的“三管式”或“三板式”彩色摄像机。其分色棱镜的原理见图13-14。
图13-15表示三板式CCD彩色摄像机的处理电路方框图。由图13-14可见，三板CCD彩色摄像机的光学
镜头及棱镜系统结构要求是十分精密的，三片CCD传感器应有一致的电性能，其安装的形位公差十分严格，
无论是中心位置还是平面位置都要求十分准确，否则就会导致图像细节模糊，以及彩色镶边现象。三基色
信号的精确重合，理论上就是三片CCD的像素位置重合，同一个像点的色光在三片CCD相应的像素上同时
被扫描读出而分为三基色的电信号。这种复杂的装调、校准过程，在广播电视专业人员使用中尚可接受，
而对于非广播电视应用来说就显得过于不便。因其结构相对复杂，体积、重量必然增加，价格也偏高，虽
然三板式CCD彩色摄像机在性能上很完美，在彩色重现和信噪比方面为单板机所不及，它也只能在电视台
的演播室中占有一定的份额。在家用以及其它非广播电视应用中绝无可能沿用这种型式，正是这方面广阔
的市场，促使电视工业的厂家在彩色摄像机问世伊始，就在探索发展更为简单的两管（两片），单管（单片）
构成的彩色摄像机。单片CCD彩色摄像机在家用机上成功的应用，使单片彩色CCD摄像机产量剧增，这种
规模效应，促使了CCD芯片及其专用配套芯片的发展，降低了成本，反过来又使得CCD摄像机的应用范围
更为扩大，形成一个良性循环。今天，能够如此广泛的在安防系统中使用电视监控手段，与单片彩色摄像
机价廉而性能优良使得应用电视系统造价大大地降低是密切相关的。
图13-14三板式CCD摄像机的彩色分光原理
图13-15三板式CCD彩色摄像机电路方框图
单片CCD彩色摄像机仅用一个CCD传感器，光像只有一路成像在CCD感光面上。反映三基色R，G，B的信
号，是用每一个像素上配置滤色片以及和这种滤色片配置相匹配的特定的信号处理方法获得的。故此单片
彩色CCD摄像机所用的是专用处理芯片。表13-2列出了几种不同型号CCD的彩色多重化方式。可以看出，
在转移结构，读出方式，滤色片配置上它们都有很大的不同。
表13-2不同型号CCD的彩色多重化方式
固体摄像机器件彩色多重化方式
器件结读出方
器件型号像素数感光心尺寸方式名称滤色片配置
构式
行GRGR
帧存储绿条纹
510×4相当2/3英GRGR
单行读IC×O18-k红/蓝行顺
间92寸GRGR
出序
GRGR