光电工程师社区

标题: CCD的原理 [打印本页]

作者: donkey    时间: 2006-10-15 18:50
标题: CCD的原理

说到CCD的尺寸,其实是说感光器件的面积大小,这里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面积大小,CCD/CMOS面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件,相当于光学传统相机中的胶卷。

CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力,并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时,会将电荷反应在组件上,整个CCD上的所有感光组件所产生的信号,就构成了一个完整的画面。

如果分解CCD,你会发现CCD的结构为三层,第一层是“微型镜头”,第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。

第一层“微型镜头”

我们知道,数码相机成像的关键是在于其感光层,为了扩展CCD的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。

第二层是“分色滤色片”

CCD的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB即三原色分色法,几乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue,这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中,CMYK更为适用,但其调节出来的颜色不及RGB的多。

原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的数码相机,在ISO感光度上多半不会超过400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,补色CCD可以容忍较高的感光度,一般都可设定在800以上

第三层:感光层

CCD的第三层是“感光片”,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原。

传统的照相机胶卷尺寸为35mm,35mm为对角长度,35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。换算到数码相机,对角长度约接近35mm的,CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中,很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸,例如尼康德D100,CCD/CMOS尺寸面积达到23.7 x 15.6,比起消费级数码相机要大很多,而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm,达到了35mm的面积,所以成像也相对较好。

现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。CCD/CMOS尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事,但这也会导致单个像素的感光面积缩小,有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难,成本也非常高。因此,CCD/CMOS尺寸较大的数码相机,价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小,而越专业的数码相机,CCD/CMOS尺寸也越大。


作者: nk3100    时间: 2006-12-21 06:10

作者: steven_td    时间: 2007-3-19 17:45
不错的一份资料,多谢楼主。
作者: huangzs    时间: 2007-3-30 04:55

我对这方面感兴趣!


作者: hjl670203    时间: 2007-4-2 18:51

搞点实际体会啊,这样的资料在BAIDU中一查就能找到,不好。


作者: junwen    时间: 2007-4-3 20:41

呵呵,又长了一点见识,谢谢楼主


作者: 海冰    时间: 2007-4-7 07:05

楼主的详细解析,让我对CCD有了深层次的了解

这学期刚学《光电探测与原理》,相信楼主的贴对我的学习会有帮助


作者: haoluyuan    时间: 2007-4-17 18:17
straightaway
作者: smile_life1107    时间: 2007-10-8 09:55
恩,长见识了。

作者: nankeey    时间: 2007-11-7 22:02

不错
给我上了一课
作者: cxc304    时间: 2007-11-7 22:04
标题: 回复 #1 donkey 的帖子
不懂哦 怎么办哦  ~~~~~~~~~~~
作者: rexhawk    时间: 2007-11-10 13:38
我的来看看一看看   CCD
作者: lzgx    时间: 2008-4-25 20:29
不错不错什么东西都能找到,哈哈.谢了楼主
作者: whzg    时间: 2008-4-25 21:15
学习了,谢谢楼主
作者: zhuyin860709    时间: 2008-5-5 11:31
不错,顶一个
作者: cmyet06    时间: 2008-5-6 21:32
不错的文章,谢谢分享。
作者: 彩色激光    时间: 2008-5-7 09:32
ccd会被cmos 取代,最好是把两者的优势结合起来
作者: qyxhhl    时间: 2008-5-8 21:24
内容不错,呵呵~~~
作者: 1983pengyao    时间: 2009-1-15 15:13
我说为什么一样的像素,有的相机贵,有的便宜,我买的是sony dsc-h2,才600W像素,但找出来的照片相对很清晰了。这会明白了!谢谢!
作者: yebing1968    时间: 2009-1-17 23:20
受教了,还想了解CCD信号处理方面的知识。总之谢谢!
作者: zhangjiaswj    时间: 2009-2-25 22:08
呵呵!
才了解到,现在终于感觉到知识的重要性
作者: wang.edward    时间: 2009-3-10 12:21
不错的一份资料。
买相机的同志们可得注意了。
作者: wisdomlad    时间: 2009-9-1 20:33
学习一下!!!!!!!
作者: sunqiang331    时间: 2009-10-30 13:57
又长见识了,谢谢楼主
作者: hotshlj    时间: 2009-10-30 19:21
感谢楼主分享,了解了!
作者: wangbiyi    时间: 2010-3-26 23:07
顶了.先看看.....
作者: tanshaopeng    时间: 2010-4-24 20:33
asdfasdgvsdfgvsdffvsdcvscvsdcv
作者: raint    时间: 2010-4-24 22:12
不错,再深点更好了,比如应用、摄像机设计等
作者: srd2009    时间: 2010-4-25 11:20
120相机,更专业,
单反数码相机贵很多,原来其成本大多在CCD上
作者: jiangqs123    时间: 2010-4-26 11:18
谢谢楼主,长知识了!!!!!!!!!!!!




欢迎光临 光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/) Powered by Discuz! X3.2