工業(yè)相機(jī)原理

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1、工作原理: 在單反數(shù)碼相機(jī)的工作系統(tǒng)中，光線透過鏡頭到達(dá)反光鏡后，折射到上面的 對(duì)焦屏并結(jié)成影像，透過接目鏡和五棱鏡，我們可以在觀景窗中看到外面的景物。 與此相對(duì)的，一般數(shù)碼相機(jī)只能通過LCD屏或者電子取景器（EVH看到所拍攝的 影像。顯然直接看到的影像比通過處理看到的影像更利于拍攝。 在DSLRt攝時(shí)，當(dāng)按下快門鈕，反光鏡便會(huì)往上彈起，感光元件（CCD CMOS 前面的快門幕簾便同時(shí)打開，通過鏡頭的光線便投影到感光原件上感光，然后后 反光鏡便立即恢復(fù)原狀，觀景窗中再次可以看到影像。單鏡頭反光相機(jī)的這種構(gòu) 造，確定了它是完全透過鏡頭對(duì)焦拍攝的，它能使觀景窗中所看到的影像和膠片 上永遠(yuǎn)一樣，

2、它的取景范圍和實(shí)際拍攝范圍基本上一致，十分有利于直觀地取景 構(gòu)圖。 主要特點(diǎn)： 單反數(shù)碼相機(jī)的一個(gè)很大的特點(diǎn)就是可以交換不同規(guī)格的鏡頭， 這是單反相 機(jī)天生的優(yōu)點(diǎn)，是普通數(shù)碼相機(jī)不能比擬的。 另外，現(xiàn)在單反數(shù)碼相機(jī)都定位于數(shù)碼相機(jī)中的高端產(chǎn)品，因此在關(guān)系數(shù)碼 相機(jī)攝影質(zhì)量的感光元件（CCD CMOS的面積上，單反數(shù)碼的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普 通數(shù)碼相機(jī)，這使得單反數(shù)碼相機(jī)的每個(gè)像素點(diǎn)的感光面積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通數(shù)碼 相機(jī)，因此每個(gè)像素點(diǎn)也就能表現(xiàn)出更加細(xì)致的亮度和色彩范圍，使單反數(shù)碼相 機(jī)的攝影質(zhì)量明顯高于普通數(shù)碼相機(jī)。 感光器件 提到數(shù)碼相機(jī)，不得不說到就是數(shù)碼相機(jī)的心臟一一感光器件。與傳統(tǒng)

3、相機(jī)相比，傳統(tǒng)相機(jī)使用 “膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機(jī)的“膠卷”就是其成像感光器件，而且是與相機(jī)一 體的，是數(shù)碼相機(jī)的心臟。感光器是數(shù)碼相機(jī)的核心， 也是最關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展道路， 可以說就是感光器的發(fā)展道路。 目前數(shù)碼相機(jī)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(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)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(dǎo)體材料制 成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮以后由 地 內(nèi)部的閃速 存儲(chǔ)器或內(nèi)置 硬盤卡

4、保存,因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算 機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。 CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。 當(dāng)CC球面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信 號(hào)加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。 CCD CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD更接近于人眼對(duì)視覺的工作方式。 只不過，人眼的視網(wǎng)膜是由 負(fù)責(zé)光強(qiáng)度感應(yīng)的桿細(xì)胞和色彩感應(yīng)的錐細(xì)胞，分工合作組成視覺感應(yīng)。 CCD經(jīng)過長達(dá)35年的 發(fā)展，大致的形狀和運(yùn)作方式都已經(jīng)定型。 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

5、成。 目前有能力生產(chǎn) CCD的公司分別為：SONY Philips 、 Kodak、Matsushita、Fuji 和 Sharp ,大半是日本廠商。 CCD結(jié)構(gòu) 微型鏡頭 分色派色片 9l CCD結(jié)構(gòu) 目前主要有兩種類型的 CCD光敏元件，分別是線性CCD和矩陣性CCD線TCCD用于高分 辨率的靜態(tài)照相機(jī)，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，無法用來拍攝移動(dòng)的物體，也無法使用閃光燈。 CCD圖像傳感器 硅氧化物半導(dǎo)體器件 應(yīng)用比較廣泛 制造工藝成熟 成品率低成本高 CCD寺點(diǎn) 矩陣式CCD它的每一

6、個(gè)光敏元件代表圖象中的一個(gè)像素， 當(dāng)快門打開時(shí)，整個(gè)圖象一次 同時(shí)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 CCD1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(jī)內(nèi)部的微處理器從每個(gè)像素獲得信號(hào)，將相鄰 的四個(gè)點(diǎn)合成為一個(gè)像素點(diǎn)。該方法允許瞬間曝光，微處理器能運(yùn)算地非?？?。這就是大多數(shù) 整 出目機(jī)CCD勺成像原理。因?yàn)椴皇峭c(diǎn)合成，其中包含著數(shù)學(xué)計(jì)算，因此這種 CCD最大的缺陷是 所產(chǎn)生的圖象總是無法達(dá)到如刀刻般的銳利。 CMOS 互補(bǔ)性氧化金

7、屬半導(dǎo)體 CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor ）和 CCg 樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。 CMOS勺制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別， 主要是利用硅和錯(cuò)這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在 CMOSt共存著帶N （帶-電） 和P （帶+ 電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。然而， CMOS 的缺點(diǎn)就是太容易出現(xiàn)雜點(diǎn)，這主要是因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)使 CMOSE處理快速變化的影像時(shí)，由于 電流變化過于頻繁而會(huì)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。 CMOS 像傳感器 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件

8、耗電省 制造成本相對(duì)低廉 噪聲大 色彩還原略遜于CCD CMS盼像傳感器的餓點(diǎn)已經(jīng)有根大的改 進(jìn)，已被新型高檔專業(yè)級(jí)數(shù)字單反相機(jī)析采用） CMO賽點(diǎn) 除了 CC■口 CMO之外，還有富士公司獨(dú)家推出的 SUPER CCD SUPER CC芹沒有采用常 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(zhuǎn) 45度排列的結(jié)果是可以縮小對(duì)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(dòng)態(tài)范圍都有所提高。 CCD1 pjxB-l Sw|Mr CCD I口2uf  傳統(tǒng)CCD中的

9、每個(gè)像素由一個(gè)二極管、控制信號(hào)路徑和電量傳輸路徑組成。 SUPER CCD 采用蜂窩狀的八邊二極管， 感光二極管就有更多的空間。 高，也就是說在同一尺寸下， 信噪比和動(dòng)態(tài)范圍都有所提高 原有的控制信號(hào)路徑被取消了， 只需要一個(gè)方向的電量傳輸路徑即可， SUPER CCD^排列結(jié)構(gòu)上比普通 CCD要緊密，此外像素的利用率較 SUPER CCD勺感光二極管對(duì)光線的吸收程度也比較高，使感光度、 那為什么SUPER CCD勺輸出像素會(huì)比有效像素高呢？我們知道 CCD對(duì)綠色不很敏感，因 此是以G- B- R- G來合成。各個(gè)合成的像素點(diǎn)實(shí)際上有一部分真實(shí)像素點(diǎn)是共用，因此圖象質(zhì) 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(jí)數(shù)碼相機(jī)使用 3CCD分別感受RGB三色 光的原因。而 SUPER CCDS過改變像素之間的排列關(guān)系，做到了 R、G、B像素相當(dāng)，在合成像 素時(shí)也是以三個(gè)為一組。因此傳統(tǒng) CCD^四個(gè)合成一個(gè)像素點(diǎn)，其實(shí)只要三個(gè)就行了，浪費(fèi)了一 個(gè)，而SUPER CC就發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，只用三個(gè)就能合成一個(gè)像素點(diǎn)。也就是說， CC血4個(gè)點(diǎn)合 成一個(gè)像素，每個(gè)點(diǎn)計(jì)算 4次；SUPER CCDt 3個(gè)點(diǎn)合成一個(gè)像素，每個(gè)點(diǎn)也是計(jì)算 4次，因此 SUPER CCDa素的利用率較傳統(tǒng) CCD高，生成的像素就多了。