相机ccd

2022年6月7日ccd314阅读模式

随着数码相机的日益使用广泛,数码影像技术技术在相机领域的应用也日益重要,并已逐步取代或改变了人们所熟知的传统摄影技术,电子技术在数码相机领域的应用研究成为当前重要课题。本文主要以CCD为例,对CCD技术在数码相机中的应用进行了分析研究。

相机ccd

数码相机的凭借着与信息技术的有效融合,已被看作是IT技术的重要组成部分,而且软件、网页、邮件都需要数码照片,尤其是当印刷技术也基本实现了数字化、电子化,数码图像可直接满足这方面的要求。本文主要围绕CCD技术在数码相机领域中的应用进行了论述。

1 CCD在相机中的应用优势

相机ccd

(1)不降低质量。CCD本身没有“曝光”能力,在使用时不能记录和存贮图像数据,它的作用只是将图像数据不停留地输入一个A/D转换器、信号处理器与存贮设备,并且保障相机重复拍摄和即时调整,确保其影像可无限次复制而不降低质量,方便永久保存。

(2)大面积感光。CCD在应用时由于自身的性质,可以最大的限度大面积感应光,使数码相机的应用最优化。所以目前与传统底片尺寸相当的35mm的CCD已经开始应用在数码相机中,成为取代专业有利光学相机的关键元件。

(3)成像质量好。CCD成像器件制作技术起步早,技术成熟,采用PN结或二氧化硅(sio2)隔离层隔离噪声,所以噪声低,成像质量好。它的主要原理是CCD光电成像器件存贮的电荷信息,可以在二相或三相或四相时钟驱动脉冲的控制下,一位一位地实施转移后逐行顺序读取,从而达到成像质量的最优。

(4)成像的高解析度。相机从早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到最近推出的1/9寸,像素数目从初期的10多万增加到现在的400,500万像素。像点的大小为μm级,可感测及识别精细物体,提高影像品质。利用CCD可以实现像素的高解析化。

(5)低杂讯、高敏感度。CCD具有很低的读出杂讯和暗电流杂讯的特征,在应用中可以提高信噪比(SNR),同时又因为具高敏感度,很低光度的入射光也能侦测到,而且讯号不会被掩盖,所以确保了CCD的应用较不受天候拘束;

(6)动态范围广。数码相机的CCD侦测及分办强光和弱光,该技术在应用中可提高数码相机系统环境的使用范围,不会因拍摄周过环境的亮度差异大而造成信号反差现象。

(7)良好的线性特性曲线。一般情况下数码相机的入射光源强度和输出讯号大小成良好的正比关系,但如果科学的利用CCD技术后,可以使在拍摄过程中的物体资讯不致损失,降低信号补偿处理成本。

(8)高光子转换效率。数码相机在使用过程中可以应用CCD使很微弱的入射光照射都能被记录下来,目前为了提高数码相机的应用效果,若在相机设备配置上再配合影像增强管及投光器,那么即使在暗夜远处的景物仍然还可以侦测得到。

(9)电荷传输效率佳。通过使用该技术,可以提升数码相机该效率系数影响信噪比、解像率,使用该技术后,可以去除因电荷传输效率不佳,影像将变较模糊的因素影响。

信噪比

信噪比英文名称叫做SNR或S/N(SIGNAL-NOISE RATIO),又称为讯噪比,即放大器的输出信号的功率,与同时输出的噪声功率的比值,常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。一般来说,信噪比越大,说明混在信号里的噪声越小,声音回放的音质量越高,否则相反。

信噪比

2 CCD在相机中的应用原理

相机ccd

(1)科学运用光敏元件。CCD上面是一块由许多微小的光敏元件、电荷转移电路组合而成布满光敏元件的感光板,而且CCD上具有密密麻麻的像素,在使用过程中,CCD可以利用感光板的光敏元件在拍摄应用时把光线经过镜头导入到这些像素,转变成电荷。

应用中CCD 将光敏元件所取得的信息通过模数转换器芯片转换成数字信号,然后经过压缩由相机内部闪速存储器或内置硬盘卡保存,以方便把数据传输给计算机,然后通过计算机根据需要和要求来修改处理图像。但在使用中一定要注意,每个元件的电荷量取决于光照强度。

(2)感光单位的使用。CCD 主要由许多感光单位组成,每原色的光度用8位数据来记录,通常以百万像素为单位。在使用数码相机时,先用快门激活数码相机的CCD 传感器,当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,然后把光信号转变为电信号,再把电信号转变为数字信号,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面,最后把得到的数字图像储存在存储器中。

(3)色彩成像。CCD的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。在应用中CCD 接受光线时本身并不能分辨颜色,为了确保在使用中高质量成像,在设计应用中需要为相机的传感器加上色彩过滤器,来指定CCD 像素按不同的分工识别不同的颜色。

3 CCD在相机中的应用需要注意的事项

相机ccd

(1)滤镜的使用。因为CCD是具有黑白感光性能的传感器,在接受光线时本身并不能分辨颜色,所以数码相机设计应用时为增加彩色信息,在CCD 的各个像素上加上了彩色滤镜,并且只让其特定的光线通过,从而使CCD可以获得彩色的信息。所以在使用时,为了拍摄成满意的照片,在使用数码相机时,一定要配合相关的滤镜使用。目前使用的滤镜

色彩主要有还原较好的原色系滤镜和解析度较高的补色系滤镜两种。原色系滤镜是四相一组,覆盖在每一个像素上,且都包括一个红色、两个绿色和一个蓝色。补色系滤镜主要包括黄、青、洋红和绿四种各一个。原色滤镜与补色系滤镜相比较,色彩还原性较高,但感光度比补色系底。而补色系的解像力和感光度比原色系高,但色调的还原性则比较差,而补色系所能透过的光亮是原色系的1.5 倍,在感光度上也是补色系较优秀。所以在使用时,要根据实际需要,科学的使用滤镜

(2)尺寸面积决定像素质量。在使用时一定了解CCD 尺寸的大小,是形成画面的最终质量关键。而且要注意到那些面积大的CCD可以提高感光性能,也能增加单位面积的像素数质量,但还要了解在应用中只有较高的像素数量及CCD 的尺寸,还不能保证能够输出高质量的照片,还需要有高质量的色彩管理系统、高质量的光字变焦镜头、精确的数/ 模转换器及档案处理方法相配合才能达到使用目的。

(3)数据的传输方式。在使用时,一定要科学合理的使用数据传输方式的使用。当前CCD 首要数据传输方式主要帧传输方式和插写方式两种。帧传输方式像素本身就是传输线路,确保像素尺寸,感光比较好。插写方式将CCD 所获得的数据分奇数和偶数线两次交叉读出,传输线的容量比较小。这两都的特点是帧传输方式的像素大小比较有利于感光,插写方式传输速率比较快。

随着CCD 技术不断改进、提高,CCD的发展很快,各CCD 的研究机构对研究的重视程度也在不断提高,技术研究的质量也在不断发展,在多方的努力下,未来的数码相机技术将更加成熟,现代摄影将在高新技术领域更快地发展。

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