Technische Optik in der Praxis
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7.4 CCD-Sensoren 207<br />
Der CCD-Chip erhält die Steuersignale mit den erfor<strong>der</strong>lichen Phasenlagen<br />
und Pegeln über Treiber. Die zeilenweise ausgelesenen Pixelladungen<br />
werden unter Berücksichtigung des Schwarzpegels verstärkt und digitalisiert.<br />
Damit ist das Bild speicherbar und über den digitalen Ausgang bearbeitbar.<br />
Das analoge Videosignal steht am Ausgang des DA-Umsetzers zur Verfügung.<br />
Videokompatible CCD-Bildkameras im <strong>in</strong>terlaced-Betrieb liefern abwechselnd<br />
zwei Halbbil<strong>der</strong>. E<strong>in</strong> Halbbild setzt sich im Frame-Integration-Mode<br />
aus den ungeradzahligen Zeilen und das an<strong>der</strong>e aus den geradzahligen Zeilen<br />
zusammen, wogegen <strong>der</strong> Field-Integration-Mode je zwei benachbarte Zeilen<br />
(wechselnde Zeilenpaare) zusammenfaßt. Der Frame-Integration-Mode liefert<br />
die höhere vertikale Auflösung, <strong>der</strong> Field-Integration-Mode die höhere zeitliche<br />
Auflösung.<br />
Im non<strong>in</strong>terlaced-Betrieb wird das Bild immer aus den gleichen Zeilen<br />
gebildet.<br />
Kameras mit Progressiv-Scan-CCDs [22] arbeiten im non<strong>in</strong>terlaced-Betrieb<br />
und nutzen die volle Bildauflösung von z. B. 640 × 480 o<strong>der</strong> 1280 × 1024<br />
Pixeln [19]. Bei e<strong>in</strong>em Dynamikbereich bis zu 12 bit erlauben sie extrem kurze<br />
(100 ns) und lange Belichtungszeiten (1000 s) sowie Mehrfachbelichtungen<br />
(z. B. von PCO und Kappa opto-electronics). Diese Eigenschaften machen<br />
CCD-Kameras im Bereich anspruchsvoller <strong>in</strong>dustrieller und wissenschaftlicher<br />
Anwendungen <strong>in</strong>teressant.<br />
CCD-Kameras f<strong>in</strong>den <strong>in</strong>sbeson<strong>der</strong>e <strong>in</strong> <strong>der</strong> berührungslosen Objekterfassung<br />
E<strong>in</strong>satz, wobei neben <strong>der</strong> Geometrie je nach Kameraauslegung auch<br />
Bewegung (e<strong>in</strong>ige 1000 Bil<strong>der</strong> pro Sekunde) und thermischer Zustand (e<strong>in</strong>ige<br />
100 ◦ C) erfaßt werden können.<br />
Die Leistungsfähigkeit mo<strong>der</strong>ner digitaler Kameras resultiert aus den<br />
Fortschritten im Bereich schneller elektronischer Bauste<strong>in</strong>e zur Bil<strong>der</strong>fassung<br />
und -verarbeitung. Dazu gehören Bildsensoren, -prozessoren, schnelle Speicher<br />
und AD-Umsetzer. CMOS-Bildsensoren mit <strong>in</strong>tegriertem ADU und Bildprozessor<br />
werden <strong>in</strong> smart-Kameras, z. B. von IVP, e<strong>in</strong>gesetzt. Abbildung 7.29<br />
zeigt e<strong>in</strong>e mögliche Struktur. Derartig aufgebaute Kameras können effektiv<br />
an <strong>in</strong>dustrielle Aufgabenstellungen angepaßt und <strong>in</strong> Produktionsabläufe e<strong>in</strong>-<br />
Abb. 7.29. Smart-<br />
Kamera
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