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1、數(shù) 碼 影 像 技 術(shù) 光 機(jī) 電 技術(shù)的完美結(jié)合 本 章 主 要 內(nèi) 容感光材料 （CCD、CMOS）數(shù)碼相機(jī) （Digital Still Camera,DSC）數(shù)碼攝像機(jī)（Digital Video Camera)數(shù)字?jǐn)z像頭（Web-camera/PC-camera） 8.1: 數(shù)碼影像設(shè)備的感光媒體圖像傳感器、影像傳感器、光電轉(zhuǎn)換器的作用是將接受到的光信號轉(zhuǎn)換為模擬的電信號。目前的感光媒體主要有:CCD(Charge Coupled Device)電荷偶合器CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體器件 8.1.1
2、CCD器件一、分類根據(jù)CCD器件的光敏成像單元的排列結(jié)構(gòu)不同，分成：線陣型CCD面陣型CCD蜂巢型CCD 8.1.1 CCD器件三種器件的區(qū)別類別成像單元主要特點(diǎn)應(yīng)用線陣型單條直線形排列逐行掃描、速度很慢室內(nèi)掃描型相機(jī)、掃描儀面陣型二維平面矩陣形排列一次曝光速度快相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)蜂巢型八角形、呈度排列速度快、分辨率高相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī) upper CCD 1、SCCD在光敏單元的排列方式上的改進(jìn) upper CCD、影像質(zhì)量的提升有效光敏成像單元的數(shù)目是傳統(tǒng)CCD的1.6倍。大面積的八角形成像單元提高了CCD的感光度。電信號的快速傳輸，適合采用高速電子快門面積小、功耗低 CCD器
3、件的工作原理、CCD器件的結(jié)構(gòu)及其光電轉(zhuǎn)換原理 CCD器件的工作原理、CCD器件的工作過程 CCD彩色圖象傳感器CCD 的組成主要是由一個(gè)類似馬賽克的網(wǎng)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(chǎn) CCD 的公司分別為：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和Sharp，多半是日本廠商。分解CCD 結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，為了幫助 CCD 能夠組合呈彩色影像，網(wǎng)格被發(fā)展成具有規(guī)則排列的色彩矩陣，這些網(wǎng)格以紅R、綠G和藍(lán)B濾鏡片所組成（三原色CCD），亦有補(bǔ)色CCD （為CMYG . Y黃色）。每一個(gè)CCD元件由上百萬個(gè) MOS電容所構(gòu)成（光點(diǎn)的多
4、寡端看CCD 的畫素而定）。上：增光鏡片中：色塊網(wǎng)格下：感應(yīng)線路 CCD圖像傳感器小結(jié)荷耦合器件的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其他大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號。所以的基本功能是電荷的存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移。它存儲(chǔ)由光或電激勵(lì)產(chǎn)生的信號電荷，當(dāng)對它施加特定時(shí)序的脈沖時(shí)，其存儲(chǔ)的信號電荷便能在CCD內(nèi)作定向傳輸。工作過程的主要問題是信號電荷的產(chǎn)生，存儲(chǔ)，傳輸，和檢測。 CMOS圖像傳感器與CCD的主要區(qū)別：在于光電轉(zhuǎn)換后信息傳送的方式不同。信息讀出速度快、方式簡單、耗電低、體積小、重量輕、集成度高、價(jià)格低。很容易與AD電路、數(shù)字信號處理等電路集成在一起。 8.2 數(shù)碼相機(jī)一、概述發(fā)展歷程198
5、1：第一代產(chǎn)品1984：樣機(jī)研制完成1988：實(shí)現(xiàn)了商品化分類、按傳感器分三類、按對計(jì)算機(jī)的依賴性分聯(lián)機(jī)型和脫機(jī)型 8.2 數(shù)碼相機(jī)、按機(jī)身結(jié)構(gòu)分單反型輕便型后背型、按接口分USBPPPCI 數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)組成原理 數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)組成原理 數(shù)碼相機(jī)的電路組成原理、多芯片電路組成原理 數(shù)碼相機(jī)的電路組成原理、單芯片電路組成原理 數(shù)碼相機(jī)CCDX3技術(shù) 2002年初，富士發(fā)布第三代Super CCD。2003年初，富士發(fā)布第四代Super CCD 一般CCD工作原理現(xiàn)時(shí)，幾乎所有CCD都是每顆像素?cái)X取一種原色（紅、藍(lán)、綠），所以差不多所有三原色都會(huì)透過模擬訊號轉(zhuǎn)換，以梅花間竹方式綜合成為影像。由于
6、像素與像素之間的顏色需要平衡和互補(bǔ)空缺情況，所以由傳統(tǒng)CCD拍攝的影像在放大后，很多時(shí)都會(huì)出現(xiàn)朦朧及色彩失真的現(xiàn)象。 數(shù)碼相機(jī)CCDX3技術(shù) 2002年2月，美國Foveon公司發(fā)布多層感色CCD技術(shù)。在Foveon公司發(fā)表X3技術(shù)之前，一般CCD的結(jié)構(gòu)是類似以蜂窩狀的濾色版（見下圖），下面墊上感光器，藉以判定入射的光線是RGB三原色的哪一種。 數(shù)碼相機(jī)CCDX3技術(shù)然而，蜂窩技術(shù)（美國又稱為馬賽克技術(shù)）的缺點(diǎn)在于：分辨率無法提高，辯色能力差以及制作成本高昂。也因此，這些年來高階CCD的生產(chǎn)一直被日本所壟斷。新的X3技術(shù)讓電子科技成功的模仿“真實(shí)底片”的感色原理（見下圖），依光線的吸收波長逐層感色，對應(yīng)蜂窩技術(shù)一個(gè)像素只能感應(yīng)一個(gè)顏色的缺點(diǎn)，X3的同樣一個(gè)像素可以感應(yīng)3種不同的顏色，大大提高了影像的品質(zhì)與色彩表現(xiàn)。 數(shù)碼相機(jī)CCDX3技術(shù) X3還有一項(xiàng)特性，那就是支持更強(qiáng)悍的CCD運(yùn)算技術(shù)VPS(Variable Pixel Aize)。透過“群組像素”的搭配（見下圖）。X3可以達(dá)到超高ISO值（必須消減分辨率），高速VGA動(dòng)畫錄像。比Super CCD更強(qiáng)悍的在于X3每一個(gè)像素都可以感應(yīng)三個(gè)色彩值，就理論上來說X3的動(dòng)畫拍攝在相同速度條件下，可能比SuperCCD III還來得更精致。
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