感光器件工作原理
感光器件工作原理
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相机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ccd表面受到光线照射时，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。
ccd
ccd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
ccd 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。线性ccd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特点
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ccd矩阵中，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。这就是大多数数码相机ccd的成像原理。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ccd一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。cmos的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在cmos上共存着带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cmos在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特点
除了ccd和cmos之外，还有富士公司独家推出的super ccd，super ccd并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。
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，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，感光二极管就有更多的空间。super ccd在排列结构上比普通ccd要紧密，此外像素的利用率较高，也就是说在同一尺寸下，super ccd的感光二极管对光线的吸收程度也比较高，使感光度、信噪比和动态范围都有所提高。
那为什么super ccd的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 ccd通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是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 ccd就发现了这一点，只用三个就能合成一个像素点。也就是说，ccd每4个点合成一个像素，每个点计算4次；super ccd每3个点合成一个像素，每个点也是计算4次，因此super ccd像素的利用率较传统ccd高，生成的像素就多了。
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ccd
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