工業(yè)相機原理

工作原理:在單反數(shù)碼相機的工作系統(tǒng)中，光線透過鏡頭到達反光鏡后，折射到上面的 對焦屏并結(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。 與此相對的，一般數(shù)碼相機只能通過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，當按下快門鈕，反光鏡便會往上彈起，感光元件（CCD CMOS 前面的快門幕簾便同時打開，通過鏡頭的光線便投影到感光原件上感光，然后后 反光鏡便立即恢復原狀，觀景窗中再次可以看到影像。單鏡頭反光相機的這種構(gòu) 造，確定了它是完全透過鏡頭對焦拍攝的，它能使觀景窗中所看到的影像和膠片 上永遠一樣，它的取景范圍和實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：單反數(shù)碼相機的一個很大的特點就是可以交換不同規(guī)格的鏡頭，這是單反相機天生的優(yōu)點，是普通數(shù)碼相機不能比擬的。另外，現(xiàn)在單反數(shù)碼相機都定位于數(shù)碼相機中的高端產(chǎn)品，因此在關(guān)系數(shù)碼 相機攝影質(zhì)量的感光元件（CCD CMOS的面積上，單反數(shù)碼的面積遠遠大于普 通數(shù)碼相機，這使得單反數(shù)碼相機的每個像素點的感光面積也遠遠大于普通數(shù)碼 相機，因此每個像素點也就能表現(xiàn)出更加細致的亮度和色彩范圍，使單反數(shù)碼相 機的攝影質(zhì)量明顯高于普通數(shù)碼相機。感光器件提到數(shù)碼相機，不得不說到就是數(shù)碼相機的心臟一一感光器件。與傳統(tǒng)相機相比，傳統(tǒng)相機使用 “膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機的“膠卷”就是其成像感光器件，而且是與相機一體的，是數(shù)碼相機的心臟。感光器是數(shù)碼相機的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼相機的發(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。電荷藕合器件圖像傳感器CCD （Charge Coupled Device）,它使用一種高感光度的半導體材料制成，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，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由地內(nèi)部的閃速 存儲器或內(nèi)置 硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，并借助于計算 機的處理手段，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CC球面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信 號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。CCDCCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網(wǎng)膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺感應。CCD經(jīng)過長達35年的發(fā)展，大致的形狀和運作方式都已經(jīng)定型。CCD的組成主要是由一個類似馬賽克的網(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9lCCD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，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，無法用來拍攝移動的物體，也無法使用閃光燈。CCD圖像傳感器硅氧化物半導體器件 應用比較廣泛 制造工藝成熟 成品率低成本高CCD寺點矩陣式CCD它的每一個光敏元件代表圖象中的一個像素， 當快門打開時，整個圖象一次 同時曝光。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，相機內(nèi)部的微處理器從每個像素獲得信號，將相鄰 的四個點合成為一個像素點。該方法允許瞬間曝光，微處理器能運算地非?？?。這就是大多數(shù)整出目機CCD勺成像原理。因為不是同點合成，其中包含著數(shù)學計算，因此這種CCD最大的缺陷是所產(chǎn)生的圖象總是無法達到如刀刻般的銳利。CMOS互補性氧化金屬半導體CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor ）和 CCg樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS勺制造技術(shù)和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和錯這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOSt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(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點，這主要是因為早期的設計使CMOSE處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。CMOS像傳感器互補金屬氧化物半導體器件耗電省制造成本相對低廉噪聲大色彩還原略遜于CCDCMS盼像傳感器的餓點已經(jīng)有根大的改 進，已被新型高檔專業(yè)級數(shù)字單反相機析采用）CMO賽點除了 CC口 CMO之外，還有富士公司獨家推出的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、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。CCD1 pjxB-lSw|Mr CCDI口2uf傳統(tǒng)CCD中的每個像素由一個二極管、控制信號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， 信噪比和動態(tài)范圍都有所提高原有的控制信號路徑被取消了，只需要一個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勺輸出像素會比有效像素高呢？我們知道CCD對綠色不很敏感，因此是以G- B- R- G來合成。各個合成的像素點實際上有一部分真實像素點是共用，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)級數(shù)碼相機使用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，在合成像素時也是以三個為一組。因此傳統(tǒng)CCD四個合成一個像素點，其實只要三個就行了，浪費了一個，而SUPER CC就發(fā)現(xiàn)了這一點，只用三個就能合成一個像素點。也就是說，CC血4個點合成一個像素，每個點計算 4次；SUPER CCDt 3個點合成一個像素，每個點也是計算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。