超級(jí)CCD的基本原理與關(guān)鍵技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數(shù):457
楊博雄，肖鶯
一、概述
在人的眼睛里，當(dāng)光線穿過角膜和晶狀體在視網(wǎng)膜上形成影像后，影像會(huì)被轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)經(jīng)視神經(jīng)傳送到大腦，大腦最終會(huì)識(shí)別這些信息，這就是視覺成像的過程。數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)與人眼的結(jié)構(gòu)十分相似，鏡頭相當(dāng)于眼球，ccd就象視網(wǎng)膜，而lsi信號(hào)處理器起著大腦的作用。這其中，視網(wǎng)膜是決定接收到的圖像的質(zhì)量好壞與否的關(guān)鍵部件，相對(duì)應(yīng)地，數(shù)碼相機(jī)中的ccd也是數(shù)碼相機(jī)的核心組成部分。
ccd作為圖像傳感器，已廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等圖像處理領(lǐng)域。但ccd的工作性能與其單位面積上的感光像素始終存在著一種固有的矛盾，這就是，一方面要確保ccd的工作性能，單位面積上ccd像素?cái)?shù)就不能無限增加，因?yàn)閱挝幻娣e像素?cái)?shù)越多，意味著像素尺寸越小，導(dǎo)致感光度降低、信噪比下降、動(dòng)態(tài)范圍減小，影響其性能；而另一方面，為了提高ccd的工作性能，如提高ccd的分辨率、動(dòng)態(tài)范圍等，又需要增加ccd的像素?cái)?shù)，因此只能通過增大ccd的面積來提高ccd的性能。但是增大ccd的面積雖然可以增加像素?cái)?shù)，卻會(huì)導(dǎo)致ccd的制造成本劇增，顯然也不是一個(gè)行之有效的解決辦法。因此只有突出傳統(tǒng)ccd的思路，改變ccd的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，才能從根本上提高ccd的工作性能，滿足現(xiàn)代攝像攝影對(duì)ccd更高的要求。
人眼視網(wǎng)膜由一億二千六百萬個(gè)左右的視覺細(xì)胞組成，其中一億二千萬個(gè)左右細(xì)胞在黑暗時(shí)工作，而其它六百萬個(gè)細(xì)胞在明亮?xí)r工作，并能對(duì)顏色做出反應(yīng)。盡管這些細(xì)胞以鑲嵌的方式均勻分布在視網(wǎng)膜表面，但是在水平軸和垂直軸上的高頻信息感光度要比在45°對(duì)角線上高得多。通過對(duì)數(shù)百個(gè)自然景色的平均空間頻率特性進(jìn)行分析后可知，這是因?yàn)榈匦囊Π芽臻g頻率的功率都集中在水平和垂直的方向，而45°對(duì)角線上功率最低的緣故。因此，為了更有效地捕獲視覺信息，我們的眼睛在水平和垂直方向上就較為靈敏[1]ccd正是巧妙地借用了人眼的這一工作機(jī)理和圖像在信息空間頻率的分布特點(diǎn)，擺脫傳統(tǒng)ccd設(shè)計(jì)思想的束縛，使得ccd的工作性能得到了極大的提高。。超級(jí)
楊博雄，肖鶯
一、概述
在人的眼睛里，當(dāng)光線穿過角膜和晶狀體在視網(wǎng)膜上形成影像后，影像會(huì)被轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)經(jīng)視神經(jīng)傳送到大腦，大腦最終會(huì)識(shí)別這些信息，這就是視覺成像的過程。數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)與人眼的結(jié)構(gòu)十分相似，鏡頭相當(dāng)于眼球，ccd就象視網(wǎng)膜，而lsi信號(hào)處理器起著大腦的作用。這其中，視網(wǎng)膜是決定接收到的圖像的質(zhì)量好壞與否的關(guān)鍵部件，相對(duì)應(yīng)地，數(shù)碼相機(jī)中的ccd也是數(shù)碼相機(jī)的核心組成部分。
ccd作為圖像傳感器，已廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等圖像處理領(lǐng)域。但ccd的工作性能與其單位面積上的感光像素始終存在著一種固有的矛盾，這就是，一方面要確保ccd的工作性能，單位面積上ccd像素?cái)?shù)就不能無限增加，因?yàn)閱挝幻娣e像素?cái)?shù)越多，意味著像素尺寸越小，導(dǎo)致感光度降低、信噪比下降、動(dòng)態(tài)范圍減小，影響其性能；而另一方面，為了提高ccd的工作性能，如提高ccd的分辨率、動(dòng)態(tài)范圍等，又需要增加ccd的像素?cái)?shù)，因此只能通過增大ccd的面積來提高ccd的性能。但是增大ccd的面積雖然可以增加像素?cái)?shù)，卻會(huì)導(dǎo)致ccd的制造成本劇增，顯然也不是一個(gè)行之有效的解決辦法。因此只有突出傳統(tǒng)ccd的思路，改變ccd的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，才能從根本上提高ccd的工作性能，滿足現(xiàn)代攝像攝影對(duì)ccd更高的要求。
人眼視網(wǎng)膜由一億二千六百萬個(gè)左右的視覺細(xì)胞組成，其中一億二千萬個(gè)左右細(xì)胞在黑暗時(shí)工作，而其它六百萬個(gè)細(xì)胞在明亮?xí)r工作，并能對(duì)顏色做出反應(yīng)。盡管這些細(xì)胞以鑲嵌的方式均勻分布在視網(wǎng)膜表面，但是在水平軸和垂直軸上的高頻信息感光度要比在45°對(duì)角線上高得多。通過對(duì)數(shù)百個(gè)自然景色的平均空間頻率特性進(jìn)行分析后可知，這是因?yàn)榈匦囊Π芽臻g頻率的功率都集中在水平和垂直的方向，而45°對(duì)角線上功率最低的緣故。因此，為了更有效地捕獲視覺信息，我們的眼睛在水平和垂直方向上就較為靈敏[1]ccd正是巧妙地借用了人眼的這一工作機(jī)理和圖像在信息空間頻率的分布特點(diǎn)，擺脫傳統(tǒng)ccd設(shè)計(jì)思想的束縛，使得ccd的工作性能得到了極大的提高。。超級(jí)
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