数码照相机原理图解

C C D
向画像处理回路
补色滤片

将补色三原色Cyan Magenta Yellow感度提 高的Green进行分光的过滤片。

色彩的再现性较原色滤片差。 因为光的透过率高所以色彩的感度高。 形成画面时由于要将色彩情报演算变换为RGB 情报，所以画像的劣化会成为问题。
画面的大小

即使CCD的尺寸相同、画素越多其画面显示就 越大。

因为有必要合成所以需要画像处理的回路。
渐进式扫描 (全画素同时读出）
♠ ♠
是专为数码相机而开发的方式。 所有的画素情报在一次全部读出。
优点及缺点

因为是一次读出，对发生移动的被写体也不会 受很大影响。不需要防偏移的快门结构。

每个画素都要有传送路径，所以要制造高画素
的CCD是比较困难的。

感度较隔行扫描还低。
(与显示器、录像相机用ＣＣＤ一样)

将其应用于数码相机。
ＰＣ用的画面为正方画素，所以有必要将长方形画素
进行正方形情报变换。→画像劣化。
正方画素

ＰＣ用的画面由正方形画素构成。 正方形画素是为了ＰＣ输出时不发生变换，作 为数码相机用而被开发出来的。→画质不劣化。

现在几乎都是这种类型。
相同的画素数目不同的尺寸

SHQ HQ SQ


奥林巴斯相机选择的模式
压缩率的差异（情报的删减）
将皱纹及毛发等肉眼难以判定的细小部分的数
据删除。 因为对情报进行了删减，画面的大小会发生变 化。 SQ＜HQ＜SHQ 拍摄可能的张数发生变化。 SQ＞HQ＞SHQ


记 录
记录媒体

画像的数据不同于文字的数据需要庞大的容量 所以使用小型且大容量的记录媒体。
小型媒体(ＳＳＦＤＣ)

45×37 厚度为0.76㎜的半导体媒体 现在有容量为４、８、１６、３２、６４、１ ２８MB。 3.5英寸的ＦＤ容量为1.44MB。 １２８ＭＢSSFDC 相当于88张FD。

＝
×88
主 要 特 征(SM)

高速读写
读写电力少


记录保持不需要电力
可以删除数据所以可以再利用


XGA尺寸 ：1024×768 画 素
SXGA尺寸：1280×1024 画 素
３３～３６万画素
８１～１０９万画素 １３０万画素～ ２００万画素～ ３００万画素～ 良


UVGA尺寸：1600×1200 画 素
UXGA尺寸：2048×1536 画 素
VGA用横向640的点・纵向480的点作成一个画像。
决定光强的上限、下限，并数值化 将色彩的分阶调并进行数值化

将所有的画素置换为数值
映像信号的读出

读取CCD中储存的电荷的方法主要有二种。由 CCD来决定。
隔行扫描（交互式读取）

C-9ห้องสมุดไป่ตู้0ZOOM C-830L

渐进式扫描（全画素同时读出）
C-1400XL C-2500L
隔行扫描 （交互式读取）
相机的机能
快 门

机械快门
机械性地控制光量。对银盐相机来说它是必不可缺的。
在数码相机中其主要被应用于摄影时的光亮抑制。
（防止拖尾）。

电子快门 通过对输送给摄像回路的CCD电荷的控制来对 摄影时间进行电子控制。
镜片性能 1
解像度

如果一个画素的尺寸是4微米（4/1000㎜）则１㎜内排 列的画素为250列。 镜片的解像度是用在１㎜的范围内能够识别多少黑白 一组的线来表示的。
＜
记录媒体的容量
＜
摄影张数
＞
价格
可 逆 压 缩
＜
压缩系的分类
ＪＦＩＦ ＥＸＩＦ ＥＸＩＦ2.1
ＣＩＦＦ ＣＡＭ 其他 向 Ｄ 尼康、富士等 Ｃ Ｆ OLYMPUS 统 佳能、松下等 一 的 靠 拢 只有CASON
OLYMPUS
ＪＰＥＧ
ＴＩＦＦ
OLYMPUS等
ＤＣＦ方式

Design
rule
for
记 录 媒 体
数码相机的构成要素
镜片＋ＣＣＤ＋电脑部分＋存储器
闪光灯
DRAM
LCD 显示器
Ａ /Ｄ ＣＣＤ 镜片
ＲＩＳC
ＡＳＩＣ

ＣＰＵ部分 电源 录像 OUT
闪光存储
录像 显示器
何谓 C C D
C C D(光电转换器）

电荷结合素子（Charge Coupled Device）的略语。 是数码相机的心脏部分，有将从镜片投入进来的光
以可能马上会过时。但我们尽量使其不因时代
变化而被改变，谨供想了解数码相机的同仁参
考。
注 意

由于一部份的资料、文章、照片是从各种资料 上的转载下来的，请在使用时多加注意。

本资料要求绝对作为内部资料保密。
模拟相机与数码相机（1）

模拟相机（银盐相机） 胶卷上有遇光发生化学变化的银化物形成的感光层，
信号转变为电子信号的功能。

被称之为画素的小的光电素子呈格子状的排列。

CCD

1画素
画像处理的基本原理
记录每个画素的明亮度、色彩的电荷量。
以电荷量为基准来进行显示的明暗变换。 按顺序进行再现
１００１０１０１・・ CCD画像 数码变换 重新排布
行排列或竖排列
再生
ＣＣＤ的大小

CCD的尺寸用英寸来表示，但是由于摄像管时 代表示的延续使用，故与实际尺寸存在一些差
数码相机基础
时间：2012-12-1 提供：laijianxiao 更多电子技术内容： http://www.baidu.com/p/laijianxiao?from=wenku
数码相机原理
前言

数码相机的历史尚浅。是属于发展途中的制品。 其更新之快使最新的外观可能马上会遭受淘汰。

因为本资料是以2005年的现状为依据作成，所

有内藏型与交换型。
数据量的单位

2进法的单位 １ｂｉｔ ＝０，１


１Ｂｙｔｅ
１ＫＢ １ＭＢ
＝８
＝1,000
ｂｉｔ
Ｂｙｔｅｓ
＝1,000,000 Ｂｙｔｅｓ
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
０００ ００１ ０１０ ０１１ １００ １０１ １１０ １１１
记录媒介
•内藏ＴＹＰＥ
闪光存储 交换ＴＹＰＥ ＰＣ卡、便携式FLASH、SM、存储卡、超大驱动 器、CD-R
富士开发成功的新画素配列的CCD与新开发 的蜂巢信号处理LSI回路相组合，实现了解 像度提高约1.6倍。 130万画素约相当于200万画素！
超级CCD蜂巢的排列
将画素转动45度，形成八角形是其特征。
•受光部大 •高感度 •解像度ＵＰ
以前
超级CCD蜂巢
画像处理回路
Ａ／Ｄ转换器

将从ＣＣＤ传送过来的模拟数据置换为数码数 据的回路。
有效画素数不会大于总画素数。
滤 色 片

CCD虽然能够识别亮度但不能够识别色彩。这 样只能形成黑白画像。所以有必要使用将色彩 进行区分的滤片来获得色彩信号。

其中有原色滤片及补色滤片。
色彩关系图
ＲＧＢ Ｒ
Ｙ Ｗ Ｍ
ＣＭＹＫ Ｃ
Ｂ
Ｋ Ｇ
Ｇ
Ｃ
Ｂ
Ｍ
Ｒ
Ｙ
原色滤片
将光的三原色红、绿、蓝进行分光提取的滤片。 忠实于光源色得到鲜明的色彩。 由于光的透过率低所以色彩的感度低。
画像压缩
•由于画像的数据需要庞大的容量，为确 保其记录的张数，要将数据压缩进行记录。 方式有二种。
•J P E G系（非可逆压缩） 原文不能再出现第二次。多使用于普及相机。
•T I F F系（可逆压缩）
压缩率低，但不会致画质低下。使用于追求高 画质的机种。
非可逆压缩和可逆压缩
画质
非 可 逆 压 缩
高解像变焦镜片确立高画素CCD，如果与电子、光学
变焦组合在一起，可使画质好的1000倍变焦成为可能。
ＡＦ机构


主动方式
通过被摄物反射相机发出的光线、音波的角度
及时间来检出距离。

被动方式 外光方式 TTL方式－位相差检出方式、对比度检出方式、 手工操作方式
外光方式

利用被写体的明暗来测距。检出二重像重合时， 对比度增强的方式。
35万画素 画像情报少
200万画素 画像情报多 1/3英寸
百万画素
百万＝１００万 ピクセル＝画素

百万ピクセル＝100万画素
搭载超过100万画素CCD的数码相机称之为百万画素
数码相机或是超百万画素数码相机。
画像大小


画像尺寸一般是使用在显示器上使用的用语。
VGA尺寸 ： 640 ×480 画 素 画质
Camera
File
system
将Exif、CIFF的记录方式进行合并的方式。 近来几乎所有的数码相机都有采用DCF方式的 倾向、可以不必担心机种的差别来进行数据的 处理。
奥林巴斯的压缩方式

ＪＦＩＦ C-840L、C-1000L、C-1400XL C-1400XL以前的机种
Ｅｘｉｆ2.1、ＴＩＦＦ C-830L、C-900ZOOM C-830L(98/11)以后的机种 ＤＣＦ C-2500L
FILM
数码相机
模拟相机
数码相机的优点

☞ 拍到的画像即时可见 ☞ 可立即删除掉拍摄失

败的照片

☞ 画像不会劣化

☞ 用电脑等存储、加工简单
数码相机的缺点

耗电（大屏幕TFT更耗电，如u500) 比银盐相机画质略差 价格相对较贵 会出现近似色
数码相机的构成
镜片
ＣＣＤ
画 像 処 理 回 路
如果是相同的画素数的CCD尺寸越大感度越高
接 收 到 的 光 量 在 画 大素 增 的 幅 画数 少(感度低） 质 相 同 好的 。条 件 下 、 多(感度高） CCD
相 同 画 素 数
CCD小
１ 画 素
表面积小
CCD大
表面积大
总画素数与有效画素数
总画素数
有效画素数
有的CCD总画素数有150万画素、而实际被使用的有效画素数可 能只有130万画素。

高画素的TYPE因其感度较低所以进入的光量 越多，画像越好。

要求用明亮的镜片。
因为的非球面镜片可使光线垂直入射于CCD的
周边部，故画质很好。
数码变焦与光学变焦

数码变焦
因将画素数据扩大而变焦。画质会变得粗糙但并不需 要设置变焦结构于镜片中。

光学变焦
使用镜片变焦结构将进入CCD的画像扩大。画质好。


相机可以做成便携式
可以直接地读入至电脑里
I D 格

式
由OLYMPUS、三洋、日立三家公司共同开发的、
记录媒体。

直径5cm，能记录730MB的大容量数据的超小型 光磁气系统。
200万画素的静止画，相当于1800张。 2000年制品化将去往何处？？
主 要 特 征（ID）

超高速改写（超过20Mbps） 大容量的记录容量 100万次以上的改写可能 抗冲击性强 密封性好
通过感光记录使画像成在胶卷上（模拟式）。通过显影 处理除去未反应的银化物，保留下可见的像。

数码相机 由CCD（电荷结合素子）取代胶卷,将画像变换为电子
信号、用数码数据记录于存储卡等记录媒体。
模拟相机与数码相机（2）
光学式取景器
CCD
^｡ ^
AD变换 ASIC处理
TFT液晶显示屏
快门
存储器
银盐菲林的画素数

一般应用的画素相当数为 ＩＳＯ１００≒1000万画素
ＩＳＯ４００≒500万画素
高画素化的标准被称之为600画素
作为一般普及机（数码相机）好的也需要400万画素 （20万日元左右） 在专业使用中有些是2600万画素（330万日元）
六寸版只要有100万画素就完全够用了。
超级CCD蜂巢
如果不用解像度在125本以上的镜片、CCD的性 能就得不到淋漓尽致的发挥。
画素的大小和解像度

解像度＝１㎜／(画素尺寸×2个份(黑白))
æ f T C Y i j Ê 1 2 3 4 5 6 7
K v ð x 500 250 167 125 100 83 71
镜片性能２

如文字表示一样用手动操作来设定距离的方式。 在数码相机上，经常使用CCD进行测距较好， 在暗处没有光进入CCD，所以无法进行AF。
将手指竖于眼前，左右眼交互看， 偏移量会因手指与眼睛的距离而 改变。应用了此原理。
位相差检出方式

用2个镜片来看一个画像，检出各自结像面上 的偏移量的方式。
对比度方式

移动AF镜检出辉度差最大的地方的方式。 AF检出不需要外部素子。 在暗处无法检出辉度，无法形成AF。
辉 度 ＡＦ作动
手动操作方式

应用录像CCD的方式 先读出扫描线的偶数行然后再读出奇数行。之
后将其合并形成一个画像。
优点及缺点


较渐进式使用的传送路径少，所以受光面积大。
因为与录像相机是相同的方式，所以技术完成度高。
开发费用低。

由于偶数与奇数的读出存在时间的偏移，所以被写体 发生移动时，容易移位。因此需要遮断CCD受光的机 械快门。
异。

1/2英寸CCD是指直径约1/2英寸的摄像管，而
不是指CCD的对角为1/2英寸。
½ CCD相当于1/2英寸的摄像管、有效输入面 （6.4×4.8㎜）。
画素的构成
微小镜片 滤色片 遮光框
３～4微米
传送部
传感器
长方画素

由于ＴＶ的纵向解像度规格为512本、无横向规格。为 了使映像清晰，提高横向密度，开发了长方形画素。