工业相机原理

工作原理:在单反数码相机的工作系统中，光线透过镜头到达反光镜后，折射到上面的 对焦屏并结成影像，透过接目镜和五棱镜，我们可以在观景窗中看到外面的景物。 与此相对的，一般数码相机只能通过LCD屏或者电子取景器（EVH看到所拍摄的 影像。显然直接看到的影像比通过处理看到的影像更利于拍摄。在DSLRt摄时，当按下快门钮，反光镜便会往上弹起，感光元件（CCD CMOS 前面的快门幕帘便同时打开，通过镜头的光线便投影到感光原件上感光，然后后 反光镜便立即恢复原状，观景窗中再次可以看到影像。单镜头反光相机的这种构 造，确定了它是完全透过镜头对焦拍摄的，它能使观景窗中所看到的影像和胶片 上永远一样，它的取景范围和实际拍摄范围基本上一致，十分有利于直观地取景 构图。主要特点：单反数码相机的一个很大的特点就是可以交换不同规格的镜头，这是单反相机天生的优点，是普通数码相机不能比拟的。另外，现在单反数码相机都定位于数码相机中的高端产品，因此在关系数码 相机摄影质量的感光元件（CCD CMOS的面积上，单反数码的面积远远大于普 通数码相机，这使得单反数码相机的每个像素点的感光面积也远远大于普通数码 相机，因此每个像素点也就能表现出更加细致的亮度和色彩范围，使单反数码相 机的摄影质量明显高于普通数码相机。感光器件提到数码相机，不得不说到就是数码相机的心脏一一感光器件。与传统相机相比，传统相机使用 “胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光器件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的 CCD电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。电荷藕合器件图像传感器CCD （Charge Coupled Device）,它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由地内部的闪速 存储器或内置 硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算 机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CC球面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，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。CCDCCD和传统底片相比，CCD更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。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 Philips 、Kodak、Matsushita、Fuji 和 Sharp ,大半是日本厂商。CCD结构微型镜头分色派色片9lCCD结构目前主要有两种类型的 CCD光敏元件，分别是线性CCD和矩阵性CCD线TCCD用于高分 辨率的静态照相机，它每次只拍摄图象的一条线，这与平板扫描仪扫描照片的方法相同。 这种CCD 精度高，速度慢，无法用来拍摄移动的物体，也无法使用闪光灯。CCD图像传感器硅氧化物半导体器件 应用比较广泛 制造工艺成熟 成品率低成本高CCD寺点矩阵式CCD它的每一个光敏元件代表图象中的一个像素， 当快门打开时，整个图象一次 同时曝光。通常矩阵式 CCD用来处理色彩的方法有两种。一种是将彩色滤镜嵌在 CCD1阵中，相 近的像素使用不同颜色的滤镜。典型的有 G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。这两种排列方式成 像的原理都是一样的。在记录照片的过程中，相机内部的微处理器从每个像素获得信号，将相邻 的四个点合成为一个像素点。该方法允许瞬间曝光，微处理器能运算地非常快。这就是大多数整出目机CCD勺成像原理。因为不是同点合成，其中包含着数学计算，因此这种CCD最大的缺陷是所产生的图象总是无法达到如刀刻般的锐利。CMOS互补性氧化金属半导体CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor ）和 CCg样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS勺制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和错这两种元素所做成的半导体，使其在CMOSt共存着带N （带-电） 和P （带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点，这主要是因为早期的设计使CMOSE处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。CMOS像传感器互补金属氧化物半导体器件耗电省制造成本相对低廉噪声大色彩还原略逊于CCDCMS盼像传感器的饿点已经有根大的改 进，已被新型高档专业级数字单反相机析采用）CMO赛点除了 CC口 CMO之外，还有富士公司独家推出的SUPER CCD SUPER CC芹没有采用常规正方形二极管，而是使用了一种八边形的二极管，像素是以蜂窝状形式排列，并且单位像素的 面积要比传统的 CCD大。将像素旋转 45度排列的结果是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间， 光线集中的效率比较高，效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。CCD1 pjxB-lSw|Mr CCDI口2uf传统CCD中的每个像素由一个二极管、控制信号路径和电量传输路径组成。SUPER CCD采用蜂窝状的八边二极管， 感光二极管就有更多的空间。 高，也就是说在同一尺寸下， 信噪比和动态范围都有所提高原有的控制信号路径被取消了，只需要一个方向的电量传输路径即可，SUPER CCD排列结构上比普通 CCD要紧密，此外像素的利用率较SUPER CCD勺感光二极管对光线的吸收程度也比较高，使感光度、那为什么SUPER CCD勺输出像素会比有效像素高呢？我们知道CCD对绿色不很敏感，因此是以G- B- R- G来合成。各个合成的像素点实际上有一部分真实像素点是共用，因此图象质 量与理想状态有一定差距，这就是为什么一些高端专业级数码相机使用3CCD分别感受RGB三色光的原因。而 SUPER CCDS过改变像素之间的排列关系，做到了R、G、B像素相当，在合成像素时也是以三个为一组。因此传统CCD四个合成一个像素点，其实只要三个就行了，浪费了一个，而SUPER CC就发现了这一点，只用三个就能合成一个像素点。也就是说，CC血4个点合成一个像素，每个点计算 4次；SUPER CCDt 3个点合成一个像素，每个点也是计算4次，因此SUPER CCDa素的利用率较传统 CCD高，生成的像素就多了。