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数 码 影 像 技 术,光 机 电 技术的完美结合,本 章 主 要 内 容,感光材料（CCD、CMOS）数码相机（Digital Still Camera,DSC）数码摄像机（Digital Video Camera)数字摄像头（Web-camera/PC-camera）,8.1:数码影像设备的感光媒体,图像传感器、影像传感器、光电转换器的作用是将接受到的光信号转换为模拟的电信号。目前的感光媒体主要有:CCD(Charge Coupled Device)电荷偶合器CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)互补型金属氧化物半导体器件,8.1.1 CCD器件,一、分类根据CCD器件的光敏成像单元的排列结构不同，分成：线阵型CCD面阵型CCD蜂巢型CCD,8.1.1 CCD器件,三种器件的区别,upper CCD,1、SCCD在光敏单元的排列方式上的改进,upper CCD,、影像质量的提升有效光敏成像单元的数目是传统CCD的1.6倍。大面积的八角形成像单元提高了CCD的感光度。电信号的快速传输，适合采用高速电子快门面积小、功耗低,CCD器件的工作原理,、CCD器件的结构及其光电转换原理,CCD器件的工作原理,、CCD器件的工作过程,CCD彩色图象传感器,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。目前有能力生产 CCD 的公司分别为：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和Sharp，多半是日本厂商。分解CCD 结构可以发现，为了帮助 CCD 能够组合呈彩色影像，网格被发展成具有规则排列的色彩矩阵，这些网格以红R、绿G和蓝B滤镜片所组成（三原色CCD），亦有补色CCD（为CMYG.Y黄色）。每一个CCD元件由上百万个 MOS电容所构成（光点的多寡端看CCD 的画素而定）。,上：增光镜片中：色块网格下：感应线路,CCD图像传感器小结,荷耦合器件的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其他大多数器件是以电流或者电压为信号。所以的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。它存储由光或电激励产生的信号电荷，当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。工作过程的主要问题是信号电荷的产生，存储，传输，和检测。,CMOS图像传感器,与CCD的主要区别：在于光电转换后信息传送的方式不同。信息读出速度快、方式简单、耗电低、体积小、重量轻、集成度高、价格低。很容易与AD电路、数字信号处理等电路集成在一起。,8.2 数码相机,一、概述发展历程1981：第一代产品1984：样机研制完成1988：实现了商品化分类、按传感器分三类、按对计算机的依赖性分联机型和脱机型,8.2 数码相机,、按机身结构分单反型轻便型后背型、按接口分USBPPPCI,数码相机的结构组成原理,数码相机的结构组成原理,数码相机的电路组成原理,、多芯片电路组成原理,数码相机的电路组成原理,、单芯片电路组成原理,数码相机CCDX3技术,2002年初，富士发布第三代Super CCD。2003年初，富士发布第四代Super CCD 一般CCD工作原理现时，几乎所有CCD都是每颗像素撷取一种原色（红、蓝、绿），所以差不多所有三原色都会透过模拟讯号转换，以梅花间竹方式综合成为影像。由于像素与像素之间的颜色需要平衡和互补空缺情况，所以由传统CCD拍摄的影像在放大后，很多时都会出现朦胧及色彩失真的现象。,数码相机CCDX3技术,2002年2月，美国Foveon公司发布多层感色CCD技术。在Foveon公司发表X3技术之前，一般CCD的结构是类似以蜂窝状的滤色版（见下图），下面垫上感光器，藉以判定入射的光线是RGB三原色的哪一种。,数码相机CCDX3技术,然而，蜂窝技术（美国又称为马赛克技术）的缺点在于：分辨率无法提高，辩色能力差以及制作成本高昂。也因此，这些年来高阶CCD的生产一直被日本所垄断。新的X3技术让电子科技成功的模仿“真实底片”的感色原理（见下图），依光线的吸收波长逐层感色，对应蜂窝技术一个像素只能感应一个颜色的缺点，X3的同样一个像素可以感应3种不同的颜色，大大提高了影像的品质与色彩表现。,数码相机CCDX3技术,X3还有一项特性，那就是支持更强悍的CCD运算技术VPS(Variable Pixel Aize)。透过“群组像素”的搭配（见下图）。X3可以达到超高ISO值（必须消减分辨率），高速VGA动画录像。比Super CCD更强悍的在于X3每一个像素都可以感应三个色彩值，就理论上来说X3的动画拍摄在相同速度条件下，可能比SuperCCD III还来得更精致。,