数码相机技术特性分析及改进

数码相机技术特性分析及改进1.1数码相机的光电成像系统的分析及改进虽然CCD技术在运用越来越广泛的今天，慢慢地成熟起来，但是依然有很多影响成像质量的恶待解决的问题。以下所列正是现今科技发展的重点探究方向。1.1.1用于提高感光性能的改进1）采用矩阵CCD影像技术及高质量微透镜聚光技术图1-1矩阵CCD的结构矩阵CCD影像技术，在保证像素数不变的情况下,矩阵CCD拥有大至普通CCD四倍的面积,从而提供了更高的速度指标和感光性能。此外，采用精密仪器生产技术还能在每个CCD感光元件上方增加一个微透镜，有效的将光线集中于CCD元件感光性能最佳的中心部位，使得CCD的感光度提高30%。无需增加光源，清晰影像转瞬即得。图1-2高质量微透镜聚光技术超级CCD影像传感器成像技术除了CCD和CMOS之外，还有富士公司独家推出的SuperCCD，SuperCCD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。SUPERCCD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。SUPERCCD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，SUPERCCD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SUPERCCD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SUPERCCD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SUPERCCD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；SUPERCCD每3个点合成一个像素，每个点也是计算4次，因此SUPERCCD像素的利用率较传统CCD高，生成的像素就多了。图1-3普通CCD与超级CCD的像素结构图1-4超级CCD像素点的多角形结构超级CCD，它通过改变像素排列方式提高单位面积的感光器数量。因此，高光细节部分被完整的保留下来。超级CCD带来更高分辨率。近几年，数码相机CCD像素数的竞争越来越激烈。这期间图像感应器芯片的尺寸并没有增加，这样每个像素的尺寸在不断减小。在超级CCD中，1/1.7英寸的芯片上总共集成663万像素，配备这种芯片的数码相机可以产生1230万的记录像素。类似的，1/2.7英寸的芯片上总共集成314万像素，可以产生600万的记录像素。除了大幅度提高分辨率，相比传统CCD，超级CCD的感光度也得到提升。（2）超级CCD带来更丰富细节。从给出的原理图中可以看出超级CCD整合了高感光度的S像素(大像素)和起到拓宽动态范围作用的R像素(小像素)。通过叠加，以保证在各种场景中超级CCD能够传递更高的感光度和更宽的动态范围。传统数码相机在拍摄高反差的照片时往往不尽如人意，比如高光部分和低调部分会损失很多关键细节。超级CCD的光电二极管被设计成更大的尺寸，所