數位相機
程憶萍教學目的：掌握數位相機的工作原理、結構及各部件作用
教學難點：工作原理、結構組成
教學工具：數位相機一架
教學過程：
引言：數位相機也稱數字相機，風靡了整個世界。數位相機是數字時代的乙個重要標誌，它集光學技術、感測技術、微電子技術以及計算機技術和機械技術的優勢於一體，採用光電轉換器，將光資訊轉換成電資訊，再加以特定處理並進行儲存，是乙個典型的光機電一體化產品，大有取代傳統相機的趨勢。
一、 數位相機的組成
1、 鏡頭
數位相機鏡頭作用與普通相機鏡頭作用相同。取景。
分類：變焦鏡頭、定焦鏡頭。
２、圖象感測器
（１）、作用：
將光訊號轉變為電訊號。
圖象感測器是數位相機的核心部件，其質量決定了數位相機的成像質量。圖象感測器的體積通常很小，但卻包含了幾十萬個乃至上錢萬個具有感光特性的二極體――光電二極體。每個光電二極體即為乙個畫素。
當有光線照射時，光電二極體就會產生電荷累積，光線越多，電荷累積的就越多，然後這些累積的電荷就會被轉換成相應的畫素資料。
（２）、種類
電荷耦合器件（ｃｃｄ）：電路複雜，讀取資訊需在同步訊號控制下一位一位地實地轉移後讀取，資訊讀取複雜，速度慢；要三組電源供電，耗電量大，但技術成熟，成像***。
互補金屬氧化物半導體（ｃｍｏｓ）：電路簡單，資訊直接讀取，速度較快，只需使用乙個電源，耗電兩小，為ｃｃｄ的1/8到1/10；但個光電感測元件、電路之間距離近，相的光、電、磁干擾較嚴重，對圖象質量影響很大。
３、ａ／ｄ轉換器（模擬數字轉換器）
作用：將模擬訊號轉換成數碼訊號的部件。
指標：轉換速度、量化精度
量化精度對應於ａ／ｄ轉換器將每乙個畫素的亮度或色彩值量化為若干個等級，這個等級就是數位相機的色彩深度。
對於具有數位化介面的圖象感測器（如ｃｍｏｓ），則不需ａ／ｄ轉換器。
４、ｍｐｕ（微處理器）
作用：通過對圖象感測器的感光強弱程度進行分析，調節光圈和快門。
系統結構：
一般數位相機採用的微處理器模組的結構如圖2所示,包括圖象感測器資料處理dsp、
ｓｒａｍ控制器，顯示控制器、ｊｐｅｇ編碼器、ｕｂｓ等介面、運算處理單音訊介面（非通用模組）和圖象感測器時鐘生成器等功能模組。
５、儲存裝置
作用：用於儲存數字圖象資料。
種類：內建儲存器：為晶元，用於臨時儲存圖象。
移動儲存器：ｓｄ卡、ｍｄ卡、軟盤、ｃｄ、記憶棒等。
６、ｌｃｄ（液晶顯示屏）
作用：電子取景器、**顯示和功能選單顯示。
分類：dstn lcd(雙掃扭曲向列液晶顯示器)
tft lcd(薄膜電晶體液晶顯示器)，數位相機多採用．
７、輸入輸出介面
作用：資料互動。
常用介面：圖象資料儲存擴充套件裝置介面、計算機通訊介面、連線電視機的**介面。
二、 數位相機工作原理
數位相機中的鏡頭將光線會聚到感光器件ｃｃｄ上，ｃｃｄ代替的傳統相機中膠卷的
位置，它的功能是將光訊號轉變為電訊號。這樣我們就得到了對應於拍攝景物的電子圖象，但它還不能馬上被送去計算機處理，還需要進行模數處理；接下來ｍｐｕ對數碼訊號進行壓縮並轉化為特定的圖象格式，例如ｊｐｅｇ格式。最後圖象檔案被儲存在內建儲存器中。
這時，數位相機的主要工作已經完成，剩下要做的是通過ｌｃｄ檢視拍攝到的**
三、相機的光電成像原理
１、核心：光電轉換器（圖象感測器）
２、種類：ｃｃｄ
ｃｍｏｓ
３、ｃｃｄ
● 分線型的面型兩大類
線型ｃｃｄ晶元的最大特點是解析度高，可拍攝１０００萬以上畫素水平影象的數位相機都採用線型ｃｃｄ。
● ｃｃｄ的基本組成單元：金屬－氧化物－半導體電容（ｍｏｓ）
● ｃｃｄ功能：光電轉換
電荷貯存
電荷轉移
３、數位相機的資料處理
資料處理以微處理器為中心。
根據數位相機採用的圖象感測器的不同，資料流的處理有些差異。在採用ｃｃｄ的數位相機中，ｃｃｄ資料以模擬資料輸出，需要經過模數轉換和光學黑電平鉗位等處理過程；在採用ｃｍｏｓ的數位相機系統中，由於ｃｍｏｓ器件採用數字介面，模擬介面的電路省略，直接進行資料讀取。．
圖象感測器的資料被讀出後，系統將其進行針對鏡頭的邊緣畸變的運算修正，然後經過壞畫素處理後，被系統送去進行白平衡處理。由於圖象感測器在製造和使用老化過程中回出現一些個別的畫素點效能偏離或不能正常感光的現象，這些畫素點被稱為壞畫素。微處理器通常會做相應的計算進行修正，但這一修正過程是有限的。
伽馬校正和色彩合成處理是使數位相機獲得良好的彩色圖象的必要的圖象處理過程。在沒有進行色彩合成以前，數位相機獲得的圖象資料有紅色、綠色和藍色三通道的圖象資料構成，經過色彩合成處理後，將獲得彩色的混合圖象。
為了能夠進行針對鏡頭的自動對焦控制，在色彩合成處理後，需要針對圖象進行邊緣檢測（銳度檢測）和偽色彩檢測（偽色彩抑制）。之後，用於瀏覽的圖象資料流被送至ｌｃｄ控制器，需要儲存的圖象資料被進行ｊｐｅｇ壓縮後存入儲存器中。至此，整個數位相機的圖象資料處理完成。
為了讓數位相機系統穩定的工作，在整個系統中還需要具備乙個系統狀態的檢測控制電路，其主要用於檢測供電系統的執行狀況和各部分使用者介面的執行狀態。
數位相機知識
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數位相機工作原理
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第二章數位相機結構原理
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