CCD傳感器的工作原理
您好 電荷藕合器件圖像傳感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變?yōu)殡姾?,通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號,數(shù)字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速儲存器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數(shù)據傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據需要和想象來更改圖像。CCD由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上,所有的感光單位所產生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面?! CD CCD和傳統(tǒng)底片相比,CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過,人眼的視網膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞,分工合作組成視覺感應。 CCD經過長達35年的發(fā)展,大致的形狀和運作方式都已經定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產 CCD 的公司分別為:SONY、Philips、柯達、Matsushita、Fuji和夏普,大半是日本廠商?! ∧壳爸饕袃煞N類型的CCD光敏元件,分別是線性CCD和矩陣性CCD。線性CCD用于高分辨率的靜態(tài)拍照機,它每次只拍攝圖象的一條線,這與平板掃描儀掃描照片的方法相同。這種CCD精度高,速度慢,沒法用來拍攝移動的物體,也沒法使用閃光燈。 矩陣式CCD,它的每一個光敏元件代表圖象中的一個像素,當快門打開時,整個圖象一次同時曝光。通常矩陣式CCD用來處理色彩的方法有兩種。一種是將彩色濾鏡嵌在CCD矩陣中,相近的像素使用不同顏色的濾鏡。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M兩種排列方式。這兩種排列方式成像的原理都是一樣的。在記錄照片的過程中,相機內部的微處理器從每個像素得到信號,將相鄰的四個點合成為一個像素點。該方法允許瞬間曝光,微處理器能運算地非???。這就是大多數(shù)數(shù)碼相機CCD的成像原理。因為不是同點合成,其中包括著數(shù)學計算,因此這種CCD最大的缺陷是所產生的圖象老是沒法達到如刀刻般的銳利?! MOS 互補性氧化金屬半導體CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么區(qū)別,主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶電) 和 P(帶+電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時,由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現(xiàn)象?! 〕薈CD和CMOS之外,還有富士公司獨家推出的SUPER CCD,SUPER CCD并沒有采用常規(guī)正方形二極管,而是使用了一種八邊形的二極管,像素是以蜂窩狀形式排列,并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大。將像素旋轉45度排列的結果是可以縮小對圖像拍攝無用的多余空間,光線集中的效率比較高,效率增加之后使感光性、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高?! 鹘y(tǒng)CCD中的每個像素由一個二極管、控制信號路徑和電量傳輸路徑組成。SUPER CCD采用蜂窩狀的八邊二極管,原有的控制信號路徑被取消了,只需要一個方向的電量傳輸路徑即可,感光二極管就有更多的空間。SUPER CCD在排列結構上比普通CCD要緊密,此外像素的利用率較高,也就是說在同一尺寸下,SUPER CCD的感光二極管對光線的吸收程度也比較高,使感光度、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高?! ∧菫槭裁碨UPER CCD的輸出像素會比有效像素高呢?我們知道CCD對綠色不很敏感,因此是以G-B-R-G來合成。各個合成的像素點實際上有一部分真實像素點是共用,因此圖象質量與理想狀態(tài)有一定差距,這就是為什么一些高端專業(yè)級數(shù)碼相機使用3CCD分別感受RGB三色光的原因。而SUPER CCD通過改變像素之間的排列關系,做到了R、G、B像素相當,在合成像素時也是以三個為一組。因此傳統(tǒng)CCD是四個合成一個像素點,其實只要三個就行了,浪費了一個,而SUPER CCD就發(fā)現(xiàn)了這一點,只用三個就能合成一個像素點。也就是說,CCD每4個點合成一個像素,每個點計算4次;SUPER CCD每3個點合成一個像素,每個點也是計算4次,因此SUPER CCD像素的利用率較傳統(tǒng)CCD高,生成的像素就多了。

熱門搜索
- 2018-07-318月8號成都出發(fā)去色達,自駕游,有2個位置可以結伴
- 2018-07-31這地方熱嗎?莫干山不錯的,下渚湖怎樣熱不熱
- 2018-07-31兒童超過120m要買票嗎
- 2018-07-31準備去大理旅游三天,從昆明出發(fā) 求大神推薦路線
- 2018-07-31從廈大學生公寓到南普陀寺怎么走,要多長時間到?
- 2018-07-31問一哈從宜賓到濟南,怎么走最劃算