數(shù)碼相機技術特性分析及改進

數(shù)碼相機技術特性分析及改進1.1數(shù)碼相機的光電成像系統(tǒng)的分析及改進雖然CCD技術在運用越來越廣泛的今天，慢慢地成熟起來，但是依然有很多影響成像質量的惡待解決的問題。以下所列正是現(xiàn)今科技發(fā)展的重點探究方向。1.1.1用于提高感光性能的改進1）采用矩陣CCD影像技術及高質量微透鏡聚光技術圖1-1矩陣CCD的結構矩陣CCD影像技術，在保證像素數(shù)不變的情況下,矩陣CCD擁有大至普通CCD四倍的面積,從而提供了更高的速度指標和感光性能。此外，采用精密儀器生產技術還能在每個CCD感光元件上方增加一個微透鏡，有效的將光線集中于CCD元件感光性能最佳的中心部位，使得CCD的感光度提高30%。無需增加光源，清晰影像轉瞬即得。圖1-2高質量微透鏡聚光技術超級CCD影像傳感器成像技術除了CCD和CMOS之外，還有富士公司獨家推出的SuperCCD，SuperCCD并沒有采用常規(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45度排列的結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。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。SUPERCCD采用蜂窩狀的八邊二極管，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，感光二極管就有更多的空間。SUPERCCD在排列結構上比普通CCD要緊密，此外像素的利用率較高，也就是說在同一尺寸下，SUPERCCD的感光二極管對光線的吸收程度也比較高，使感光度、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。那為什么SUPERCCD的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SUPERCCD通過改變像素之間的排列關系，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是四個合成一個像素點，其實只要三個就行了，浪費了一個，而SUPERCCD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，CCD每4個點合成一個像素，每個點計算4次；SUPERCCD每3個點合成一個像素，每個點也是計算4次，因此SUPERCCD像素的利用率較傳統(tǒng)CCD高，生成的像素就多了。圖1-3普通CCD與超級CCD的像素結構圖1-4超級CCD像素點的多角形結構超級CCD，它通過改變像素排列方式提高單位面積的感光器數(shù)量。因此，高光細節(jié)部分被完整的保留下來。超級CCD帶來更高分辨率。近幾年，數(shù)碼相機CCD像素數(shù)的競爭越來越激烈。這期間圖像感應器芯片的尺寸并沒有增加，這樣每個像素的尺寸在不斷減小。在超級CCD中，1/1.7英寸的芯片上總共集成663萬像素，配備這種芯片的數(shù)碼相機可以產生1230萬的記錄像素。類似的，1/2.7英寸的芯片上總共集成314萬像素，可以產生600萬的記錄像素。除了大幅度提高分辨率，相比傳統(tǒng)CCD，超級CCD的感光度也得到提升。（2）超級CCD帶來更豐富細節(jié)。從給出的原理圖中可以看出超級CCD整合了高感光度的S像素(大像素)和起到拓寬動態(tài)范圍作用的R像素(小像素)。通過疊加，以保證在各種場景中超級CCD能夠傳遞更高的感光度和更寬的動態(tài)范圍。傳統(tǒng)數(shù)碼相機在拍攝高反差的照片時往往不盡如人意，比如高光部分和低調部分會損失很多關鍵細節(jié)。超級CCD的光電二極管被設計成更大的尺寸，所