数码相机的结构及基本原理

数码相机图像传感器的工作原理 姓名 丁汇洋学号 15721454 数码相机的结构 图像传感器结构及原理 数码相机如何拍出彩色图片 目录 1 2 3 数码相机的结构 液晶显示器 可移动存储器 A D MPU 内存 LCD PC卡 接口 镜头 图像传感器CCD 模 数转换 微处理器 存储器 接口 光信号 实物 图像 数字量 光子 模拟量 电压 电荷 光源 显示设备 A D转换 光电转换设备 放大设备 数码相机的工作原理 数码相机的本质 把一组一定亮度和光谱的光线转化为一堆二进制数 然后保存在某种介质上 属于把光信号与数字信号的转换 CCD画像 数码变换 再生 重新排布 行排列或竖排列 CCD画像 数码变换 CCD图像传感器如何将光信号转化为数字信号的 CCD的A D转化过程 电荷的生成电荷的收集电荷包的转移电荷包的测量 聚光镜片 彩色滤光镜阵列 感光电路 CCD的结构 光敏元 光敏元阵列示意图 显微镜下的光敏元表面 光敏元阵列图像传感器 CCD 是在半导体上制作成百上千 万 个光敏元 在半导体硅平面上光敏元按线阵或面阵有规则地排列 电荷的产生 金属电极 氧化物 半导体 e e e e e e e 光生电子 入射光 光敏元 光线越亮 产生的电荷就越多 光线越暗 产生的电荷就越少 光滴 小桶 光敏元 电荷的收集 CCD把入射到每一个光敏元上的光滴转化为电荷并收集 光滴 光敏元 电荷的收集 小盆 虹吸泵 雨水量筒 电荷的转移 雨滴 光子小盆 像元雨水 收集的电荷虹吸泵 CCD的移位寄存器量筒 CCD的电荷测量器 每个小盆接到的雨水数量不同 电荷的转移 先将雨水向左移动 首先 最左边一行接雨水的小盆将所接的雨水通过虹吸泵转移到与雨水量筒排成一排的一行小盆 读出寄存器 中 为了测量每个小盆中的雨水 雨停以后 虹吸泵将每个小盆中的雨水向雨水量筒转移 电荷的转移 倒空量筒 然后将最靠近量筒小盆中的雨水通过虹吸泵导入量筒中测量它的数量 每次测量完成以后 都要将量筒倒空 准备下一次测量 图示的状态是一次测量后的状态 电荷的转移 又一次测量结束 倒空量筒 电荷的转移 倒空量筒 一行电荷测量结束 电荷的转移 重复上述转移 测量的过程 直到所有小盆中雨水的数量都测量完毕 准备好进行下一次开始接雨水 曝光 电荷的转移 SerialRegister Preamplifier OutputNode ActiveArray FullFrame CCD是如何记录光的颜色的 CCD是将光线强度转化为电流大小 它的缺陷是只能感受光的强弱 无法感受光的波长 由于光的颜色由波长决定 所以图像传播无法记录颜色这一信息 这样只能得到黑白照片 图像传感器前面设置一个滤光层 上面布满了滤光点 与下层的像素一一对应 光敏元阵列 滤光层 每个滤光点只能通过红 绿 蓝之中的一种颜色 这意味着在它下层的像素点只可能有四种颜色 红 绿 蓝 黑 表示没有任何光通过 每个滤光点周围有规律地分布其他颜色的滤光点 那么就有可能结合它们的值 判断出光线本来的颜色 滤光片 黄色光 这种计算颜色的方法 就叫做 去马赛克 上图的下半