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數碼相機工作原理

發布日期:2014-6-6 10:37:30 瀏覽次數:1194

數碼相機工作原理

 

與傳統相機相比,傳統相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體,而數碼相機的“膠卷”就是其成像感光器件,而且是與相機一體的,是數碼相機的心臟。感光器是數碼相機的核心,也是最關鍵的技術。數碼相機的發展道路,可以說就是感光器的發展道路。目前數碼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。

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,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據需要和想像來修改圖像。

互補性氧化金屬半導體CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一樣同為在數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差別,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象。

在相同分辨率下,CMOS價格比CCD便宜,但是CMOS器件產生的圖像質量相比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端數碼相機都使用CCD作為感應器;CMOS感應器則作為低端產品應用于一些攝像頭上,若有哪家攝像頭廠商生產的攝想頭使用CCD感應器,廠商一定會不遺余力地以其作為賣點大肆宣傳,甚至冠以“數碼相機”之名。一時間,是否具有CCD感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。

由于CMOS傳感器便于大規模生產,且速度快、成本較低,將是數字相機關鍵器件的發展方向。目前,在佳能(CANON)等公司的不斷努力下,新的CMOS器件不斷推陳出新,高動態范圍CMOS器件已經出現,這一技術消除了對快門、光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要,使之接近了CCD的成像質量。另外由于CMOS先天的可塑性,可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比,CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。作為數碼相機的核心部件,CMOS感光器以已經有逐漸取代CCD感光器的趨勢,并有希望在不久的將來成為主流的感光器。

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