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数码相机的工作原理

作者:卡里姆·尼斯,特蕾西·v·威尔逊杰拉尔德·维奇

CCD和CMOS:无胶片相机

CMOS图像传感器

数码相机没有胶卷,而是有一个可以转换的传感器变成电荷。

大多数数码相机采用的图像传感器是a电荷耦合器件(CCD)。一些相机使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。CCD和CMOS图像传感器都将光转换成电子。如果你读过太阳能电池的工作原理,您已经了解了用于执行转换的技术之一。考虑这些传感器的一个简单方法是把它们想象成一个由成千上万个微型太阳能电池组成的二维阵列。

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一旦传感器将光转换成电子,它就会读取图像中每个电池的值(累积电荷)。这就是两种主要传感器类型之间的差异:

  • CCD通过芯片传输电荷,并在阵列的一个角落读取电荷。一个模数转换器(ADC)然后通过测量每个光点的电荷量并将测量值转换为二进制形式,将每个像素的值转换为数字值。
  • CMOS器件在每个像素上使用几个晶体管,通过更传统的导线来放大和移动电荷。

两种传感器之间的差异导致了许多优点和缺点:

CCD传感器
照片礼貌DALSA
  • CCD传感器可以产生高质量、低噪声的图像。CMOS传感器通常更容易受到噪声的影响。
  • 由于CMOS传感器上的每个像素旁边都有几个晶体管,因此CMOS芯片的光灵敏度较低。许多光子击中晶体管而不是光电二极管。
  • CMOS传感器传统上消耗很少的功率。另一方面,ccd使用一个消耗大量电力的过程。ccd的功耗是同等CMOS传感器的100倍。
  • CCD传感器的量产时间较长,因此较为成熟。它们往往有更高质量的像素,而且更多。

尽管这两种传感器之间存在许多差异,但它们在相机中都起着相同的作用——将光转化为电。为了理解a是如何数码相机你可以把它们看作是几乎相同的设备。

特色