CMOS和CCD在电子工业内窥镜中的应用

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CMOS和CCD在电子工业内窥镜中的应用 [复制链接]

工业内窥镜是一种无损检测设备，主要用于对肉眼无法观测的设备内部状况进行检测，早期的内窥镜设备是基于光学成像原理的，也称为：工业光学内窥镜，包括：硬性内窥镜和光纤内窥镜这样两大类，前者用一组透镜传导图像，后者用光纤传导图像，从而实现将探头伸入设备内部后、检测人员可以在外部用目镜观察到设备内部影像的检测方式。直到CMOS和CCD应用到内窥镜中，出现了工业用途的电子内窥镜（也称：工业视频内窥镜）。如下图所示，左图是光学内窥镜检测实景，右图是使用电子内窥镜的检测实景。

 

 

CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor（互补金属氧化物半导体）的缩写，如今在数字影像领域，CMOS制造工艺也作为一种低成本的感光元件技术，用于一些数码摄像产品中。CCD是一种基于光电效应的电荷耦合器件，20世纪70年代初发展起来的一种新型半导体器件，广泛应用于摄像机、数码相机等产品中。

 

CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵，通常比较高端的摄像头采用CCD作为感光元件。而CMOS的成像通透性、色彩还原能力、明锐度等都比CCD要弱一些，但是制造成本和功耗低一些，在中低端摄像产品中应用还是比较多的。

 

CCD和CMOS应用到工业内窥镜设备中（内置于探头前端），促成了内窥检测设备从光学设备到电子视频内窥镜的转变，改变了成像的工作原理，实现了光像到数字图像的转化，为检测图像的数字化显示、数字化管理、以及检测流程的数字化带来了极大的便利。目前中高端电子视频内窥镜多采用CCD，也有一些品牌采用的是CMOS。

 

对于工业内窥镜来说，由于探头是伸入被检对象内部的核心部件，担负检测的主要任务，CCD或CMOS都是内置于探头前端，而探头直径通常比较细，只有几个毫米，也就是说CCD和CMOS是面积受限的，要实现在有限面积下的清晰成像。进入90年代后期以来，随着摄影产品集成度的提升，CCD的单位面积也越来越小，索尼将以前使用微小镜片的技术改良，提升光利用率，开发镜片形状最优化技术，即索尼SUPERHAD CCD技术。基本上是以提升光利用效率来提升感亮度的设计，这也为当今的CCD基本技术奠定了基础。

 

韦林工业内窥镜MViQ采用的是SUPER HAD CCD，直径4.0mm探头采用的是1/10英寸面阵CCD，直径6.1mm探头采用的是1/6英寸面阵CCD，这两种规格都是实现了44万CCD像素。由于采用微凸透镜制造工艺，CCD感光性提高了50%，再加上先进的全数字化光学电子处理技术，使CCD信号的处理及传输过程发展成纯数字化，可直接连接VGA数字显示器。信号的处理与传输过程中只进行了一次A/D转换，减少了信号损失，使图像清晰度大大增强，色彩还原真实准确。韦林品牌下还有CCD像素数可达百万的高清内窥镜，这些产品都完全可以满足工业无损检测的需求。

 

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