數位相機工作原理

2022-09-02 10:42:04 字數 1117 閱讀 4138

與傳統相機相比,傳統相機使用「膠卷」作為其記錄資訊的載體,而數位相機的「膠卷」就是其成像感光器件,而且是與相機一體的,是數位相機的心臟。感光器是數位相機的核心,也是最關鍵的技術。數位相機的發展道路,可以說就是感光器的發展道路。

目前數位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。

電荷藕合器件影象感測器ccd(charge coupled device),它使用一種高感光度的半導體材料製成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器晶元轉換成數碼訊號,數碼訊號經過壓縮以後由相機內部的閃速儲存器或內建硬碟卡儲存,因而可以輕而易舉地把資料傳輸給計算機,並借助於計算機的處理手段,根據需要和想像來修改影象。

互補性氧化金屬半導體cmos(complementary metal- oxide semiconductor)和ccd一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。cmos的製造技術和一般計算機晶元沒什麼差別,主要是利用矽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晶元紀錄和解讀成影像。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,由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。

在相同解析度下,cmos**比ccd便宜,但是cmos器件產生的影象質量相比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階數位相機都使用ccd作為感應器;cmos感應器則作為低端產品應用於一些攝像頭上,若有哪家攝像頭廠商生產的攝想頭使用ccd感應器,廠商一定會不遺餘力地以其作為賣點大肆宣傳,甚至冠以「數位相機」之名。一時間,是否具有ccd感應器變成了人們判斷數位相機檔次的標準之一。

由於cmos感測器便於大規模生產,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,高動態範圍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。另外由於cmos先天的可塑性,可以做出高畫素的大型cmos感光器而成本卻不上公升多少。

相對於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。作為數位相機的核心部件,cmos感光器以已經有逐漸取代ccd感光器的趨勢,並有希望在不久的將來成為主流的感光器。

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