图像感光器元件

图像感光器元件（共3篇）

图像感光器元件 篇1

1 数码相机感光元件的发展状况

感光元件是数码相机的核心技术, 被称为数码相机的心脏, 常用的数码相机感光材料主要有两类, 也就是C C D和C M O S, 现在随着科技的发展数码相机的感光材料越来越多, 开发出适合不同消费者需要的感光材料, 笔者简要介绍数码相机感光元件的发展历程。

1.1 第一阶段, 20世纪90年代

这一时期的数码相机所用感光材料主要是C C D, 这一时期的C C D主要是将拜尔滤镜装在CCD上, 将红色和蓝色过滤掉, 使每个像素都接受到感光讯号, 成像较为丰满。到了九十年代末一些数码相机生产商用三片C C D和分光棱镜组成的3 C C D系统能将颜色分得更好, 分光棱镜能把入射光分析成红、蓝、绿三种色光, 由三片CCD各自负责其中一种色光的成像, 解决了以前颜色不均问题。当然这一时期C M O S也是常见的感光元件之一, 与C C D相比二者技术差不多, 就是生产技术有所不同。虽然这一阶段数码相机有了较大的发展, 但是缺点也非常明显, 也就是颜色分的不好, 并且像素很低, 这一时期CCD主要是24位的。

1.2 第二阶段, 21世纪以后

进入二十一世纪以后, 对感光元件的研究也逐渐深入, 一大批新的感光材料被应用到数码相机设计当中, 如超级CCD、FoveonX3等。此外传统的CCD在科研人员的努力下, 也有了很大的进步, 如索尼就研究了一种四色CCD技术, 首先在2003年D S C-F 8 2 8数码相机当中。超级C C D感光元件是富士公司在八十年代末期推出的一项感光技术, 这一技术研发以后并没

有广泛运用, 直到索尼推出第四代超级CCD技术以后, 这一技术才得到广泛的应用。第四代超级CCD采用八角形光电二极管, 像素则是以蜂窝式排列, 使水平和垂直分辨率得到了很大的提高。此外还出现了LBCAST技术、FoveonX3技术的感光材料, 这时期高档点的采样时是30位, 而记录时仍然是24位, 专业型数码相机的成像器件已经达到了36位, 甚至已经出现了48位的感光元件。这些感光元件的技术发展推动了数码相机的发展。

2 数码相机感光元件性能对数字影像的影响

数码相机感光元件是数字影像成像的基础, 不同的感光元件性能各不相同, 对数字影像也有不同的影响。下面笔者简要分析一下, 现在数码相机的主要感光元件的性能, 以及对数字影像的影响。

2.1 不同种类感光元件对数字影像的影响

数码相机使用不同种类的感光元件, 会使其所拍摄的图像在感光度、解析度、噪点、色彩再现等方面产生差别。随着科技的不断发展, 越来越多的新型感光元件研发并投入使用, 也将会对数字影像的效果产生极大的影响。

2.1.1 四色C C D

四色C C D可以说是传统C C D感光元件的升级版, 是由索尼公司在2 0 0 3年推出的, 这种技术在业内本成为R G B E。在四色滤光C C D中与传统C C D最大的不同在于在早先的三原色RGB技术的基础上, 增加了“E”这一新色彩, 也就是青绿色。在四色C C D下, 得到的颜色特性非常接近人眼, 颜色表现更加接近于自然的颜色, 尤其是青绿色系和黄红色系的表现力几乎达到了与容颜观察相同的水平。由此实现了CCD绿色光线不敏感的特性, 使内部结构中彩色滤镜的比例为R:G:B=1:2:1, 在光色感光中使得绿色光线占三原色光线中总摄取量的50%, 修复了传统CCD颜色失真的问题。能有效降低拍摄过程中因拍摄环境的不同产生的色彩还原错误, 能够将不同环境中的色彩表达的更真实。

2.1.2 s u p e r C C D

superCCD感光元件对数字影像的影响非常明显, 它使S/N比普通的CCD高出了近一倍, 从而使颜色的再现得到改善, 提高了分辨率, 其结果是高光亮部和阴影部的阶调再现性大幅度提高, 有效地解决了图像生成过程中, 一些阴影部和高光亮部缺失的问题, 在平衡的分辨率和阶调之下, 拍出比较平滑的数字影像。其中一个大的R像素捕捉暗光线或者正常光线下的光线 (更高感光度) , 其中另一个S像素专门捕捉明亮的高光细节 (更低感光度) , 从两个像素中输出的信号通过富士开发的一种新型智能算法组合成一个新的优异的动态信号, 最终组成具有良好动态范围的整幅图像。由于采用了双像素构造, Super CCD IV SR实现了更高动态范围, 在高光、暗光下都可以得到理想的图像。

2.1.3 L B C A S T感光元件

L B C A S T感光元件是再者在每一个像素中加装了J F E T, 也就是结合型电场效果晶体管, 实现了每一个像素都能独立传输信号的目的, J F E T图像传感器亦采用X-Y寻址和传输方式, 数据通过两条信号线按不同的颜色读出, 这样一来读取图像的速度更快, 同时具有可以随意提取高密度像素数据的优点。J F E T图像传感器的数据分配线用颜色的方法 (绿、蓝和红) 代替了用区域的方式, 在提高操作速度的同时也提高了图像质量, 解决了输出图像在分开的线上容易再现失真这一问题。2 LBCAST感光元件的运用很好的解决了动态数字影像中的不连贯问题, 由于电信号传输速度的加快, 使得画质在表现力上点的更为流畅。

2.1.4 F o v e o n X 3感光元件

Foveon X3一种用单像素提供三原色的C M O S图像感光元件, 它是在C M O S技术基础上发展而来, 但是它与传统单像素提供单原色的CCD/CMOS感光器技术有很大的不同, Foveon X3在技术上借鉴了蓝色胶卷中的感光技术, 在技术上使三层感光元素垂直叠交叉在一起表现出来, 使得色彩分辨率大为提高。另外, 由于每个像素提供完整的三原色信息, 把色彩信号组合成图像文件的过程简单很多, 降低了对图像处理的计算要求。采用C M O S半导体工艺的X 3图像感光器耗电比传统C C D小。3

2.2 感光元件的像素高低对数字影像效果的影响

像素是衡量数码相机性能的重要指标, 也就是指数码相机的分表率。表现在感光元件中也就是感光元件中的光敏件数。一般来说像素越高, 影响分辨率越高, 所拍摄的照片也就越清晰, 通常来说500万像素的数码相机, 最大影像分辨率是2592×1944=504万像素

通常所说的800万像素的数码相机, 最大影像分辨率是3 2 6 4×2 4 4 8=7 9 9万像素, 后者比前者的像素高, 在数字影像的清晰度上也比前者高。

看来像素的高低确实是数码相机等级评价的重要指标, 但绝不是唯一指标, 因为若在感光元件的有限面积上增加过多的光敏元件, 反而会因此缩小了光敏元件的体积, 使图像的感光度、信噪比等指标下降, 因此相机使用者不要盲目追求高像素。

2.3 感光元件的尺寸大小及色彩深度对数字影像效果的影响

现在市面上的普通平民化的数码相机主要采用2/3英寸、1/1.6英寸、1/1.8英寸、1/2.5英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸的感光元件。数码相机感光器件的面积大小与数字影像的质量密切相关, 感光元件面积越大, 捕获的光子越多, 感光性能越好, 数字影像的效果越好。普通相机所使用35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。而在数码相机中, 对角长度约接近3 5 m m的CCD/CMOS尺寸越大, 其感光面积也就越接近于36 x 24mm。现在只有单反数码相机接近3 5 m m的C C D/C M O S尺寸, 普通数码相机要远远低于这一数值。

色彩深度也就是色彩位数, 用来表示数码相机的色彩能力, 数码相机的色彩位数越多, 意味着可捕捉的色彩细节越好。但对普通数码相机24位即可满足需要, 广告摄影等特殊行业用的数码相机30位或36位亦足够。对图像进行采样的数据位数, 也就是扫描仪所能辨析的色彩范围, 现在主要18位、24位、30位、36位、42位和48位等种类, 通常情况下色彩深度位数越高, 数字影像也就越清晰, 但是还要感光元件的质量等因素的影响。

总之, 不同数码相机的感光元件性能不同, 所拍摄的数字影像的效果也各不相同, 要获得高品质的数字影像在选用数码相机时, 要充分考虑所使用感光元件的性能。这一点, 消费者可以根据自己的需要进行选择。

参考文献

[1]赵刚.数码相机感光元件新技术的发展与现状 (上) .影像材料.2005年01期.

[2]张海峰.新型固体LBCAST JFET图像传感器.国外电子元器件.2005年10期.

图像感光器元件 篇2

通常，消费者会要求数码摄像机和数码相机具有捕捉拍摄对象每一个细节的能力，同时又希望机器能够小巧而方便携带。为了满足这些需求，图像感光元件的发展侧重于在保持成像能力前提下的像素尺寸小型化上。然而，除了这些要求外，最近几年消费者在提高最低光照度和快速图像捕捉方面的要求亦有所增加。所以，新型的图像感光元件需要具备出色的信噪比，以及其他能够全面提升画面质量的特性。

索尼保持了其在CMOS图像感光元件上的优势，比如低功耗和高速运行能力，同时，重新设置了其像素结构，实现了从前部照明到后部照明的改变，进而成功开发出这款背照射CMOS图像感光元件。这个元件具有提高图像质量的关键性因素——更高的光灵敏度和更低的图像噪点。

在传统的前照射结构中，构成传感器感光区域的金属线路和晶体管，被置于在硅基板表面，这就阻碍了片上透镜的采光进程。而且，这也成为像素尺寸小型化和扩大光学视角响应方面的一个重要难题。

而最新的背照射结构，最小化了光学视角响应的灵敏度降低问题，同时通过把金属线路和晶体管移至硅基板的另一面，减少了对采光的阻碍，大大增加了进入每个像素的光量。

然而，相比传统的前照射结构，背照射结构通常会引起诸如噪点、暗电流、像素缺失和色彩混杂等导致图像质量退化和信噪比降低的问题。

为了克服这个问题，索尼最新研发了一个独特的图像二极管结构和为背照射结构而优化的片上透镜，与传统的前照射结构相比，通过减少噪点，暗电流和有缺陷的像素，实现了在无光情况下+6dB的更高灵敏度和-2dB的更低随机噪点。此外，索尼公司先进的技术，诸如高精度调准技术能解决任何色彩混杂的问题。

中西医结合治疗猪感光过敏 篇3

猪感光过敏病又称为光能效应植物中毒,是由于猪食用了含特异性感光物质的植物后,经日光照射而使皮肤发生红斑、疹块、溃疡乃至坏死、脱落等的疾病.本病虽不会造成猪只大批死亡,但不及时治疗,病猪会继发感染其他疾病引起死亡,并且治愈后也生长发育不良,易成为僵猪,给猪场造成不必要的损失.笔者在临床中采用中西医结合疗法治疗猪感光过敏病,疗效显著,现报告如下.

任文杰(丽水市畜牧兽医局)