數位相機感光元件

2021-04-20 06:40:13 字數 2603 閱讀 6908

今兒又犯傻了……總之,全貼過來,以示警戒,以後忘了也好查。

感光器件工作原理

作為手機新型的拍攝功能,內建的數位相機功能與我們平時所見到的低端的(10萬--130萬畫素)數位相機相同。與傳統相機相比,傳統相機使用「膠卷」作 為其記錄資訊的載體,而數位相機的「膠卷」就是其成像感光器件,而且是與相機一體的,是數位相機的心臟。感光器是數位相機的核心,也是最關鍵的技術。目前 數位相機的核心成像部件有兩種:一種是廣泛使用的ccd(電荷藕合)元件;另一種是cmos(互補金屬氧化物導體)器件。由於手機中的拍照功能是新興起 的,所以目前用於手機中數位相機的感光元件基本上都是cmos的。

電荷藕合器件影象感測器ccd(charge coupled device),它使用一種高感光度的半導體材料製成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器晶元轉換成數碼訊號,數碼訊號經過壓縮以後由相機內部的閃速存 儲器或內建硬碟卡儲存,因而可以輕而易舉地把資料傳輸給計算機,並借助於計算機的處理手段,根據需要和想像來修改影象。ccd由許多感光單位組成,通常以 百萬畫素為單位。當ccd表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在元件上,所有的感光單位所產生的訊號加在一起,就構成了一幅完整的畫面。

ccd和傳統底片相比,ccd 更接近於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杆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年的發展,大致的形狀和運作方式都已經定型。ccd 的組成主要是由乙個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊於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、philps、kodak、matsu****a、fuji和sharp,大半是日本廠商。

互補性氧化金屬半導體cmos(complementary metal-oxide semiconductor)和ccd一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。cmos的製造技術和一般計算機晶元沒什麼差別,主要是利用矽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晶元紀錄和解讀成影像。然而,cmos的缺點就是太容易出現雜點, 這主要是因為早期的設計使cmos在處理快速變化的影像時,由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。

兩種元件不同之處

由兩種感光器件的工作原理可以看出,ccd的優勢在於成像***,但是由於製造工藝複雜,只有少數的廠商能夠掌握,所以導致製造成本居高不下,特別是大型 ccd,**非常高昂。同時,這幾年來,ccd從30萬畫素開始,一直發展到現在的600萬,畫素的提高已經到了乙個極限。

在相同解析度下,cmos**比ccd便宜,但是cmos器件產生的影象質量相比ccd來說要低一些。到目前為止,市面上絕大多數的消費級別以及高階數碼 相機都使用ccd作為感應器;cmos感應器則作為低端產品應用於一些攝像頭上,若有哪家攝像頭廠商生產的攝想頭使用ccd感應器,廠商一定會不遺餘力地 以其作為賣點大肆宣傳,甚至冠以「數位相機」之名。一時間,是否具有ccd感應器變成了人們判斷數位相機檔次的標準之一。

cmos影像感測器的優點之一是電源消耗量比ccd低,ccd為提供優異的影像品質,付出代價即是較高的電源消耗量,為使電荷傳輸順暢,雜訊降低,需由高 壓差改善傳輸效果。但cmos影像感測器將每一畫素的電荷轉換成電壓,讀取前便將其放大,利用3.3v的電源即可驅動,電源消耗量比ccd低。cmos影 像感測器的另一優點,是與周邊電路的整合性高,可將adc與訊號處理器整合在一起,使體積大幅縮小,例如,cmos影像感測器只需一組電源,ccd卻需三 或四組電源,由於adc與訊號處理器的製程與ccd不同,要縮小ccd套件的體積很困難。但目前cmos影像感測器首要解決的問題就是降低雜訊的產生,未 來cmos影像感測器是否可以改變長久以來被ccd壓抑的宿命,往後技術的發展是重要關鍵。

影像感光器件因素

對於數位相機來說,影像感光器件成像的因素主要有兩個方面:一是感光器件的面積;二是感光器件的色彩深度。

感光器件面積越大,成像較大,相同條件下,能記錄更多的影象細節,各畫素間的干擾也小,成像質量越好。但隨著數位相機向時尚小巧化的方向發展,感光器件的面積也只能是越來越小。

除了面積之外,感光器件還有乙個重要指標,就是色彩深度,也就是色彩位,就是用多少位的二 進製數字來記錄三種原色。非專業型數位相機的感光器件一般是24位的,高檔點的取樣時是30位,而記錄時仍然是24位,專業型數位相機的成像器件至少是 36位的,據說已經有了48位的ccd。對於24位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^8=256級,每一種原色用乙個8位的二進位制數字來表 示,最多能記錄的色彩是256x256x256約16,77萬種。對於36位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^12=4096級,每一種原 色用乙個12位的二進位制數字來表示,最多能記錄的色彩是4096x4096x4096約68.7億種。舉例來說,如果某一被攝體,最亮部位的亮度是最暗部 位亮度的400倍,用使用24位感光器件的數位相機來拍攝的話,如果按低光部位**,則凡是亮度高於256備的部位,均**過度,層次損失,形成亮斑,如 果按高光部位來**,則某一亮度以下的部位全部**不足,如果用使用了36位感光器件的專業數位相機,就不會有這樣的問題。

數位相機的選購

感光器材分為兩種 cmos 互補金屬氧化物半導體 ccd 電荷耦合 相同解析度cmos便宜但是影象質量沒有ccd好,所以一般好點的數位相機都是ccd。解析度分為插值解析度 軟體計算插值來增加解析度 和真實解析度。消費級數位相機,一般不能更換鏡頭,鏡頭分為光學變焦和定焦,定焦的成像質量 取景和構圖方面...

如何選購數位相機

第一招 要有乙個好心態!沒有十全十美的相機,不要一味求完美,只要基本符合自己的主要需求就行了,否則累死也選不到!價位功能相近的相機,如果都是名牌,彼此之間的實際效能差別是很小的,作為家庭日常使用都是足夠應付的,沒有必要左右為難!廠家為了賺不同人的錢,造相機的花樣翻新,其實質性的變化並不多,咱們千萬別...

數位相機選購小貼士

過去幾年裡 數位相機真是 進化 了不少 不僅功能更強大 影象更清晰 顯示屏更大 而且體積也變苗條了。因此 也許在一些人還在考慮購買第一部數位相機的時候 其他許多人已經在考慮對現在的數位相機公升級換代了。現在的確是個好時機。據奧林巴斯 olympus 的調查報告顯示 在過去兩年中 數位相機的銷售量增長...