作者:The Imaging Source Europe GmbH
DMfC(w.d $N,9e 很多数字
相机采用电荷
耦合器件(
CCD)作为其感光元器件。CCD 的原理很简单:我们可以把它想象成一个没有盖子的
芯片,上面整齐地排列着很多小的感光单元,光线中的光子撞击每个单元后,在这些单元中会产生电子(光电效应),而且光子的数目与电子的数目互成比例。但在这一过程中,光子的波长并没有被转换为任何形式的电信号,换言之,CCD 裸芯片实际上都没有把色彩信息转换为任何形式的电信号。那么采用 CCD 作为感光元件的彩色数字相机是如何生产彩色图像的?其图像存在哪些优缺点?本文将回答这个问题。
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5Tn4iyg;B 1. 单色相机
5:iril 3AWB Y.
我们首先从相对简单的黑白数字相机入手。
*eUL1m8Y )byQ=-<1 OX8jCW tE>3.0U0Q 如图所示,物体在有光线照射到它时将会产生反射,这些反射光线进入
镜头光圈照射在CCD芯片上,在各个单元中生成电子。
Gps /%)MlG 曝光结束后,这些电子被从 CCD 芯片中读出,并由相机内部的微处理器进行初步处理。此时由该微处理器输出的就是一幅数字图像了。
7:bqh$3!s E+E5`-V 2. 3 CCD 彩色相机
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_n@ CCD 芯片按比例将一定数量的光子转换为一定数量的电子,但光子的波长,也就是光线的颜色,却没有在这一过程中被转换为任何形式的电信号,因此 CCD 实际上是无法区分颜色的。
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在这种情况下,如果我们希望使用 CCD 作为相机感光芯片,并输出红、绿、蓝三色分量,就可以采用一个分光
棱镜和三个 CCD,如图所示。棱镜将光线中的红、绿、蓝三个基本色分开,使其分别投射在一个 CCD 上。这样以来,每个 CCD 就只对一种基本色分量感光。
^$?8!WE <@JU0Z"a= 这种解决方案在实际应用中的效果非常好,但它的最大缺点就在于,采用3个 CCD + 棱镜的搭配必然导致价格昂贵。因此科研人员在很多年前就开始研发只使用一个 CCD 芯片也能输出各种彩色分量的相机。
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3. 单 CCD 彩色相机
P-+ ^YN, Wz=ZhE9g (1) 成像原理
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