各種CCD相機(jī)的異同

      CCD工業(yè)相機(jī)結(jié)構(gòu)上包含感光二極管、并行信號(hào)寄存器、并行信號(hào)寄存器、信號(hào)放大器、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器等項(xiàng)目如下；
1. 感光二極管（Photodiode）
2. 并行信號(hào)寄存器（Shift Register）：用于暫時(shí)儲(chǔ)存感光后產(chǎn)生的電荷。
3. 并行信號(hào)寄存器（Transfer Register）：用于暫時(shí)儲(chǔ)存并行積存器的模擬信號(hào)并將電荷轉(zhuǎn)移放大。
4. 信號(hào)放大器：用于放大微弱電信號(hào)。
5. 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器：將放大的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

CCD盡管在分類上有所不同，但在圖像運(yùn)作原理上具有異曲同工之處：

一． 曝光-通過離散的像素將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)

      當(dāng)入射光以光子的形式落在像素陣列上時(shí)，就獲得一個(gè)圖像。每一個(gè)光子相對(duì)應(yīng)的能量被硅吸收就發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)（電子-孔）電量組，每一個(gè)像素所能收集到的電子數(shù)，線性地取決于光亮的程度和曝光的時(shí)間，非線性的取決于波長(zhǎng)。

    在明確CCD曝光流程后，再了解數(shù)碼相機(jī)曝光的整個(gè)流程：

    1）． 機(jī)械快門打開，CCD曝光
    2）． 在CCD內(nèi)部光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)
    3）． 快門關(guān)閉，阻塞光線。
    4）． 電量傳送到CCD輸出口轉(zhuǎn)化為信號(hào)。
    5）． 信號(hào)被數(shù)字化，數(shù)字資料輸入內(nèi)存。
    6）． 圖像資料被進(jìn)行處理，顯示在LCD或電腦上。

    那么面陣數(shù)碼相機(jī)如何解決彩色圖像的曝光？

    1）．三塊CCD同時(shí)曝光的方法
    
      第一種方法是采取了三塊CCD芯片同時(shí)曝光的方法，它可以在一次曝光拍攝的同時(shí)，捕捉到所有的彩色信息。當(dāng)光線通過鏡頭射向CCD表面的時(shí)候，由一個(gè)特制的棱鏡式分光鏡，將影像的成像光速成分射到三個(gè)不同的CCD平面。每一個(gè)CCD只記錄紅綠藍(lán)色光中一種色光的彩色信息，并且只再現(xiàn)一種色彩，然后通過軟件的對(duì)準(zhǔn)處理，合成為一幅完整的全彩色畫面。

     由于人類的眼睛對(duì)于光譜綠色波段的光色最為敏感，有些數(shù)碼相機(jī)在安排濾色片的時(shí)候使用兩排綠濾色片來記錄綠光信息，而使用第三排紅色和藍(lán)色的馬賽克濾色片來分別記錄紅光和藍(lán)光的信息。由于紅色和藍(lán)色信息存在間隙，這里需要由計(jì)算機(jī)采取的插值計(jì)算方法來增加附加它的彩色信息。

        2）、單一芯片三次曝光的拍攝方式

     面陣排列CCD工業(yè)數(shù)碼相機(jī)捕捉彩色信息的第二種方法是“單一芯片三次曝光的拍攝方式”。采取這樣的方法時(shí)，數(shù)碼相機(jī)鏡頭的前方需要安裝一個(gè)濾色片轉(zhuǎn)輪，拍照時(shí)必須通過轉(zhuǎn)輪中的紅綠藍(lán)三塊濾色片，分別做三次單獨(dú)的曝光，分別記錄下紅綠藍(lán)光的彩色信息。最后照相機(jī)的軟件將三次曝光的影像信息結(jié)合在一起，構(gòu)成為全彩色的影像。

     使用這樣的方法時(shí)，由于是用三次曝光來記錄彩色信息，顯然，攝影者使用這樣一臺(tái)面陣的數(shù)碼相機(jī)，就只能局限于拍攝靜態(tài)物體。此外，由于三次拍攝條件可能出現(xiàn)的差異，很可能產(chǎn)生數(shù)碼相機(jī)的軟件不能適當(dāng)重新組合影像的問題。特別是曝光過程中，光源發(fā)生的波動(dòng)也都會(huì)改變影像的彩色平衡。三次曝光的數(shù)碼相機(jī)可以用來拍攝動(dòng)態(tài)的單色影像（包括黑白照片），這是因?yàn)樵跒V色片轉(zhuǎn)輪上，除了三塊紅綠藍(lán)濾色之外，還有一塊透明的濾色片，它是用來黑白影像做單次曝光拍攝時(shí)使用的。由于只需要一次曝光，因而它可以拍攝動(dòng)態(tài)物體。

    3）、單芯片一次曝光的拍攝方式

     第三種方式是“單芯片一次曝光的拍攝方式”。在這一方式中，每一單個(gè)的像素都以兩種方式覆蓋著不同的紅，綠，藍(lán)色濾色片，一種是條紋覆蓋法，另一種是馬賽馬克圖案交錯(cuò)覆蓋法。有些芯片上的綠濾色片多于紅色和藍(lán)色濾色片，這是因?yàn)樾枰ミm應(yīng)人眼視覺在可見光譜中對(duì)綠色更為敏感的特點(diǎn)。這樣，較多地使用綠色濾色片可以改善影像的分辨率。

     每一個(gè)感光的像素只能捕獲一種彩色，它需要從相鄰的像素那里獲得更多的彩色信息，這是采取插值的計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)的。如果不正確的彩色信息被賦值于像素之中，那么插值的效果也會(huì)出現(xiàn)問題，這通常在高反差影像的邊緣部分表現(xiàn)得最為明顯，比如黑色的文字，常常會(huì)出現(xiàn)彩色的鑲邊。

二．電量轉(zhuǎn)移，在CCD工業(yè)相機(jī)的CCD內(nèi)部進(jìn)行電量轉(zhuǎn)移

      一旦電量被集中并保持在像素的結(jié)構(gòu)中，就一定會(huì)使在物理上與像素分離的偵測(cè)放大器得到電量，當(dāng)一個(gè)像素的電量移動(dòng)時(shí)，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的像素的電量都會(huì)移動(dòng)。電量對(duì)電壓的轉(zhuǎn)換并輸出放大。

     在了解了以上關(guān)于CCD的常用類型的簡(jiǎn)單介紹后，在CCD的應(yīng)用以及其他性能方面的疑問等可通過登錄有關(guān)專業(yè)的技術(shù)網(wǎng)站進(jìn)行在線咨詢，以確保您能最大限度的利用CCD工業(yè)相機(jī)的各項(xiàng)功能。