数码照相机

数码照相机（共12篇）

数码照相机 篇1

0 引言

数码照相机也称为数字相机,是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。目前,我国先后出台GB/T 19953-2005《数码照相机分辨率的测量》、GB/T 20224-2006《数码照相机曝光指数、ISO感光度值、标准输出灵敏度和推荐曝光指数的确定》、JB/T 10362-2010《数码照相机》、GB/T 29298-2012《数字(码)照相机通用规范》等国家标准和行业标准。但限于方法及设备的缺失,数码照相机曝光时间至今尚无统一的测试方法,给企业产品研发、质量控制带来诸多困扰,也为政府市场监管、消费者维权造成困难。

曝光时间是影响相机成像质量的重要参数之一,对于传统相机曝光时间的测试方法已相当成熟,有JB/T 8250.1-1999《照相机快门时间测试方法》和GB/T 8338-2005《照相机快门》2项标准。标准规定了焦平面快门和中心快门等各种快门曝光时间的技术参数及测试方法。而对于数码照相机,由于集成度的提高,标准规定之方法不再适用,开发新型免拆卸的测试方法成为数码照相机曝光时间检测亟待解决的问题。

1 曝光时间相关概念

曝光时间(也称快门速度)是为控制感光材料或感光元器件上的曝光量,而使快门打开的持续时间[1]。

相机快门的种类很多,按其位置不同通常分为镜头快门和焦平面快门。镜头快门是位于镜间及镜头附近的快门,包括镜前、镜间、镜后3种形式,其共同特点是像面上各点同时或几乎同时曝光。焦平面快门位于焦平面附近,有固定的狭缝幕帘式、可调狭缝幕帘式、转盘式、钢片式等多种结构,其共同特征是像面上各点不在同一时间曝光,整个像面曝光所需时间大于任一点曝光所需时间[2]。

电子快门是数码照相机独有的快门方式,是通过控制电子信号的通断而控制感光元件状态实现的,由于完全没有机械机构,因此可以做到非常高速的快门速度或很快的影像捕捉频率。这种设计因为无机械快门遮光,容易产生感光元件暗电流校准不良,或在极端曝光环境下读取曝光资料时易受外部持续照射的环境光干扰。但许多注重成本控制的数码照相机会利用这种设计以降低快门成本,或是搭配成本较低的机械快门来兼顾品质。通常较为经济的普通相机均采用电子快门或电子机械混合式快门控制曝光时间,而多数单反相机或高档专业级相机依然采用机械式快门。

2 曝光时间测试方法

传统胶片相机的曝光时间按JBT 8250.1-1999《照相机快门时间测试方法》进行测试,其原理是打开相机的胶片后盖,不安装胶卷,在胶卷的位置上安装光电接收器或安装一个贴附着胶片的转鼓,通过测量光电接收器的感光时间或观察转鼓上胶片的曝光长度进行测试[3]。但数码照相机的胶片(CMOS、CCD)位置是不能打开的,因此无法采用JBT 8250.1-1999的方法。

2.1 辅助快门法

辅助快门法是中国计量科学研究院研究人员提出的方法[4]:根据曝光量(H)为曝光时间(t)与像面照度(E)的乘积可知,若照明光源的光谱成分恒定,亮度稳定,相机的感光度、光圈、焦距等各项参数确定不变时,像面照度是一个恒定量,曝光量只与像面曝光时间有关,即

则

其中,Hs为辅助快门在标定曝光时间下的曝光量;Hm为待测相机在某曝光时间下的曝光量;ts为辅助快门的标定曝光时间;tm为待测相机的曝光时间。

若以拍摄图像的灰度表示曝光量,由式(2)可知,通过辅助快门开关时间ts和2次读出的图像曝光量Hs和Hm,可计算得到待测相机的曝光时间tm。此处影响计算结果的是2次读数的比值,因此曝光量是否绝对准确并不重要,只要是在相机感光度曲线的线性工作区域读出即可。

辅助快门法测定数码照相机曝光时间,受到光源的稳定性和均匀性、辅助快门的位置和运动方式、相机感光器件响应度线性、响应度均匀性以及相机快门开合重复性等因素的影响,并且对测试装置各个测量单位的基本性能与溯源性都有较高的要求。因此,该方法在企业生产及产品检测领域难以推广。

2.2 动态目标拍摄法

动态目标拍摄法是本实验室日前开发的一种新型数码照相机曝光时间测试方法。无论是机械式快门还是电子快门,在快门开启的瞬间,CCD传感器会接收到入射光线,而快门关闭则光线入射停止,对于运动的物体,将记录其运行轨迹。当数码照相机拍摄旋转点光源时,若设置点光源旋转一周的时间大于曝光时间,则曝光时间与所得图像中点光源轨迹存在式(3)关系。

其中,T为曝光时间(s);W为影像轨迹角度(°)(W<360°);V为光源旋转速度(°/s)。

动态目标拍摄法需依托自行研制的动态光源箱进行。动态光源箱由光源、滤光片组、反射光路、旋转马达、速度监测器、数显装置、速度调节装置及屏幕组成,其结构如图1所示。光源发出的激光光束经过滤光片组,由反射光路送到屏幕上;由旋转马达对反射光路的某一部分进行驱动,可使屏幕上的光斑做圆周运动。

首先调节动态光源箱的光源转速,使数码照相机在待测快门速度下对动态光源箱进行正确曝光;然后通过对摄得影像进行图像处理及分析计算,最终得到数码照相机的曝光时间值,具体流程如图2所示。

对所得图像的量化分析是在图像处理技术的基础上,采用Visual Basic编程软件,实现光源运动轨迹角度的测量。处理工作分4个步骤:1)图像预处理,对图像进行灰化,提取每个像素点的亮度信息;2)特征提取,运用canny算子进行边缘检测[5],提取光源运动轨迹轮廓;3)识别分析,激光点光源近似为圆形,所得运动轨迹两端点以近似圆弧形处理,获得端点圆弧的圆心坐标,并作为计算运动轨迹弧度的起点和终点;4)计算目标数据。图3为图像分析计算结果案例。

动态目标拍摄法的不确定度主要由图像处理产生的不确定度分量和时间装置转速的不确定度分量构成。其中,边缘检测的准确性及光轨端点拟合误差对最终结果的不确定度影响较大,而提高时间装置的转速会使曝光时间测试结果的不确定度大幅降低。因此,在本方法中优化边缘检测算子、改进拟合方案,同时在测试过程中设置时间装置以较高转速工作,提高测试结果的准确度,也是进一步优化该方法的思路和方向。

3 结语

本文提出应用于数码照相机曝光时间测试的动态目标拍摄法。该方法具有测试过程简单,测试设备易于获得等特点,适用于数码照相机生产企业及质量检测部门的日常测试工作。

参考文献

[1]Jacobson RE.The Manual of Photography:Photographic and Digital Imaging[M].Focal Press,2000.

[2]GB/T 13964-2008照相机械术语[S].北京:中国标准出版社,2008.

[3]JB/T 8250.1-1999照相机快门时间测试方法[S].北京:中国标准出版社,1999.

[4]王煜,李平,吴厚平,等.数码照相机曝光时间标定方法研究[J].感光科学与光化学,2007,25(4):306-310.

[5]陈宏希.基于边缘保持平滑滤波的Canny算子边缘检测[J].兰州交通大学学报:自然科学版,2006,25(1):86-90.

数码照相机 篇2

几天前，阿姨从杭州回来，给我带了一件礼物。

一开始，我还是不敢收，生怕里面有什么贵重的东西，可是阿姨非叫我打开盒子，于是我就轻轻地打开盒子，只见盒子里有一个黑乎乎的东西。我定神一看。叫了一声，说：“阿姨，这数码相机我不能要。”“拿着吧!”阿姨说完，又教了我怎样使用之后，说：“我要回奶奶家了，你可要学习呀!不要把时间浪费在这只数码照相机上呀!”说完就走了。

中午，我趁妈妈不注意，用数码照相机把妈妈烧饭炒菜的过程全部的给拍了下来，我又趁爸爸不注意把他工作的过程全部拍了下来。我还给自己拍了几张照片。你们想知道我是怎样照的吗?告诉你们吧!我是用镜子照的。面对镜子，把我拿照相机的`样子拍了好几张。拍完，我还觉得不满意，又把家中的每一个角落给拍了一遍，我打算不告诉爸爸妈妈给他们一个惊喜。我把数码照相机放在最起眼的地方。因为我希望进家门的时候能够看见它，希望每一个人都能看见它。

晚上，我偷偷的把数码照相机的插头插入电视后面的小孔中，调动了。我关掉电视机后，就去吃晚饭了。吃完晚饭，妈妈打开电视机，我在一边偷笑。只听“呀”的一声，两手还有泡沫的爸爸从厨房跑来。一看，两人惊呆了。见我笑，问我怎么回事。我把事情的来龙去脉讲了出来，妈妈笑着说：“你这个小子呀!”

数码相机等 篇3

佳能IXUS 75的机身设计理念来自于日本传统的“三日月”图形，具有非常复古的风格。其采用一块1／2.5英寸的710万像素CCD，最大分辨率为3072×2304。使用焦距等效于传统35mm相机的35～105mm、最大光圈F2.8～F4.9的3倍光学变焦镜头，并且拥有一个约23万像素的3英寸液晶显示屏，并且可以扩充使用SD／MMC／SDHC卡作为存储介质。IXUS 75采用了DiGiC III图像处理引擎，脸部对焦功能“Face Catch Technology”的功能也有所提高，不仅能够同时识别9人的脸部，同时加入了在闪光时也会根据脸部的曝光量来决定适当闪光量的脸优先FE功能，可以不影响背景和衣服的颜色。

榨汁机飞利浦HR1861

数码照相机 篇4

数码照相机开发和进入市场仅仅只有二十多年的历史, 但其发展速度之快和市场占有率之高, 大大出乎意料之外。由于它有瞬时显示摄影效果, 便于对图像的处理, 有大的图像信息容量, 且便于通讯, 传送和绿色环保等优点, 给摄影技术带来了革命性的变化, 已经成为该技术中的主导产品。

电子技术的发展、应用使数码照相机趋于更高性能化, 由于图像传感器的性能与外形尺寸与传统的胶片有很大的差别, 对光学系统而言, 如何按照这些特点设计、制造, 提出了几个重要课题。

1数码照相机的特点

本文涉及的数码照相机是广义的, 它包括工业电视监视系统和涉及医疗卫生, 生物医药等使用图像传感器作为光电转换元件的产品, 同时文中提及的重要质量指标分辨率, 除有特殊说明外均包含了清晰度概念。

数码照相机根据使用要求有各种规格的物镜, 用它将被摄物成像在面阵排列的图像传感器CCD或CMOS上, 通过电子和机械快门改变光通量对光电饱和电流控制, 得到图像光电信息, 由后继电路对获得信息进行放大处理, 实现模数的转换, 形成数字图像, DSP电路对图像文件压缩存入存储介质, 可以通过输出端与各种显示设备连接, 输出图像。

图像传感器有各种尺寸, 像素元大小尺寸也不一样, 有1/4“英寸 (3.2X2.4mm) , 也有应用在医疗器材上尺寸达45X45mm, 最小的像素元尺寸据有资料可查已达1.75μ。由于这些因素, 它的焦距在同样视场角情况下不同于传统照相机。如果图像传感器外形尺寸小于传统照相机使用胶片的尺寸, 它的焦距更短, 有更大的放大率, 因此对物镜的分辨率要求更高。

图像传感器对红外光谱区域非常敏感, 有极强的感光性能, 所以在数码照相机中为获得很好的色再现, 要加入红外截止滤色片, 一般在Kg玻璃上涂膜制成。在实际被摄物中如树木的绿叶, 人的毛发等细微的图像属于空间频率较高的部分。由于图像传感器上像素的排列是有规则的, 当图像中的较高空间频率超过图像传感器的空间频率时, 会引起波纹和伪色彩, 需要引入光学低通滤波器去除被摄物的这些高频部分。它一般由石英晶体制成。

数码照相机分辨率与像素多少有关, 为提高分辨率, 现在的图像传感器, 无论CCD或CMOS都在有限尺寸范围内, 尽量提高像素数。这样像素元尺寸就变小, 现在CMOS最小的像素元尺寸已达1.75μ。这就造成受光面积减小, 受光面积和像素所占面积之比减小, 开口率下降, 影响了感光度。为此在每个象素元上制作时增加了微透镜, 提高光的利用率。

2数码照相机物镜的光学设计特点

数码照相机中的光学系统, 电子电路, 图像传感器等三部分对拍摄的效果影响最大, 每一部分都有它本身的传递函数值, 所以它拍摄的质量如何, 大体上是由这三部分传递函数相乘的结果, 由于每部分它的值均小于1, 最终结果是一个不会超过这部分中最大值的一个值。

为提高数码照相机的成像质量, 必须对每一部分力争尽可能提高它的值。现对其中光学系统提高它的分辨率作出分析。

光学系统质量首先由它设计的光学弥散圆决定。CCD或CMOS的像素对图像分辨率有影响, 其像素元尺寸是决定设计要求的关键, 当像素元尺寸大于弥散圆直径, 光学系统成像的弥散圆大小有少量的变化对系统的分辨率几乎没有影响。当像素元尺寸固定时, 如果弥散圆尺寸大于像素元尺寸, 则系统的分辨率由光学系统决定。对光学系统而言, 分辨率是传递和重现图像细节的能力。分辨率要求可以根据放大率, 对目标物需要分辨细节的要求, 按尼奎斯特定理在不引起干涉的前提下, 确定需要设计时达到的分辨率。数码照相机物镜设计要考虑对图像传递能力, 也就是要求设计时在中频时传递函数值尽可能高, 以获得高的清晰度。

在对成像系统进行光学设计时要充分考虑到在系统中加入了有一定厚度的低通滤波器和红外截止滤色片的存在, 需要在系统设计时同时进行。

图像传感器CCD或CMOS的每个像素元均带有微透镜。物镜出射光线以一定的出射角入射于微透镜, 而微透镜有它自己固有的入射角, 两者之间必须匹配, 如果达不到要求, 必然会造成CCD或CMOS受光部分不能完全吸收所有光线, 造成渐晕, 非但是光的利用率降低, 还会造成对图像传递有害的暗电流。根据这类情况, 对数码照相机物镜设计必须尽量使出射光线的出射角尽量小或垂直地入射到CCD或CMOS芯片表面, 这样对物镜要求设计成像方远心。当然对远心度要求可以低于计量用的物镜要求。

现在数码照相机大多是使用可变焦距的物镜, 要实现远心要求可是一个难题。在实现远心的同时, 必然会使镜头全长增大, 光阑配置若在接近CCD或CMOS位置则后半部的变倍组和调焦组移动量受到限制。为解决远心要求通常这类物镜由三组构成, 第二组实现变倍, 第一组为补偿移动实现像面稳定, 光阑在两组之间。在变焦过程中要实现严格的像差校正。第三组实际上是场镜兼作调焦用, 它使前两组的出瞳经它成于无限远, 实现远心并有一定的像差校正能力, 补偿前两组的剩余像差, 提高变焦距物镜的成像分辨率。

从工艺角度分析提高成像质量除了对零件包括对金属零件要精心加工, 进行公差分配计算, 结构设计时要考虑装配校正等因素外, 对任何光学系统均要考虑杂光影响, 当然数码照相机物镜更不例外。杂光是光学系统中除成像光线外, 扩散到像面附近或像面上的其他非成像光线。杂光的存在, 严重影响成像质量, 使像的对比度和传递函数下降, 使得输出图像的层次减少, 清晰度变坏。杂光严重时, 所输出图像给人以一种蒙上一层雾的感觉。对于杂光问题, 早在上世纪五十年代就有研究, 也找出了原因。

对光学零件和金属零件造成杂光原因已有了研究并采取了相应的措施。特别是带有可变光阑的物镜对光阑叶片的表面处理非常重要。

从光学设计角度分析, 由于各透镜表面反射光, 特别是加入了红外截止滤色片和低通滤波器, 这些由玻璃组成的零件, 它表面反射光线经后组透镜成的像均可能到达图像传感器表面或附近造成二次像, 称之为“鬼像”。它对图像影响极大。过去光学设计对此重视不够。现在使用的光学设计软件已可以计算出每个面反射光的影响。可以在每个面涂多层增透膜同时对影响大的面增加多层次数, 减少反射光线。

结束语

提高数码照相机成像分辨率确切地说是提高物镜的清晰度, 是数码照相机中一个非常重要的内容。科学的测试方法同样是评定物镜质量的一个必不可少的环节。现有的数码照相机整机标准JB/T 10362-2010或数码照相机分辨率的标准GB/T 19953-2005中均没有提到杂散光测试内容, 更无适用数码产品用物镜的标准, 实在是很大遗憾。我们生产的物镜质量之所以不能与国外的产品相比, 其中原因之一是杂散光太大, 有时会感到图像如蒙上一层雾那样。面临日益发展的信息通讯技术和令人眼花缭乱的数字图像技术在数码照相机中应用, 在这种情况下更需要光学设计和测试人员努力引入研究新的质量评定方法, 首先是制定杂散光测试标准与国际接轨, 推广应用杂散光测试仪器, 这是我们这一代人责无旁贷的责任。

参考文献

[1]徐之海, 李奇.现代成像系统[M].国防工业出版社出版, 2001年第一版.

[2][美]施敏, 伍国钰.半导体器件物理[M].西安交通大学出版社出版.2008年第一版.

数码单反相机作文 篇5

它的后面有一个取景器、LCD显示器与各种带有特殊功能的按键。它有许多档：AV档、TV档、P档、M档、AUTO档，微距等。同时，在有些档里，它还能设置白平衡和亮度等许多重要的设置呢。

我喜欢这台相机，是因为它能清晰地记录生活中的种种片段：有隆重的、有美丽的、有奇怪的，有有趣的。比如，天空中的云朵、隆重的仪式、偷懒的弟弟和飞奔的汽车等等，都可以用它记录下来。而且，在没事做的时候，还可以用它来拍一拍周围的景物，生活因此多了很多色彩。

单反数码相机 篇6

www.canon.cn

佳能EOS 600D是我们目前位置能买到的最物美价廉的单反相机。它搭载1800万像素传感器，具备9点自动对焦功能，可以拍摄1080P高清视频。用它拍摄的照片色彩鲜艳，细节表现力强。搭载了一个可以更方便翻转的3英寸显示屏、其菜单操作简单，能够适应多种拍摄场景。刚开始玩单反的爱好者可以选购。

杀手锏：全天候，高质量相片！

尼康D5100 5200元 ★★★★

相比较前辈D5000，D5100将显示屏改进为一个更多面旋转的3英寸触控屏，它可以拍摄1080P高清视频和1620万像素照片，ISO最高6400.低光环境下，它依然能拍摄高质量的照片和视频，很让我们惊奇。

索尼 SLT-A55 5800元（仅机身） ★★★★

得益于索尼的半透镜技术，A55能实现10帧/秒的专业水准拍摄和摄像模式时的自动对焦。你必须付出用电子取景器代替光学元件的代价，不过考虑到它高水准的1620万像素照片和1080P视频，我们妥协了。

佳能 EOS550D 5500元 ★★★★

550D的大兄弟集中了发烧级特色和能够负担的价格之间的甜蜜点。想拍照？它能用ISO 6400抓下1800万像素的超赞照片。摄像？你也能用60帧/秒捕捉720P或用24～30帧/秒捕捉专业级的1080P影像。

松下 Lumix G2GK 6250元 ★★★

Sorry，较真儿的人们，我们知道微型4/3系统相机算不上“真正的”单反。它拍出的1210万像素照片和720P视频很棒，3英寸触摸屏则锦上添花。

佳能 EOS 60D 7300元 ★★★

佳能60D是一台专为严肃摄影爱好者打造的SDLR。它牢固耐用，可以拍摄全1080P视频，成像迷人。虽然它价格不菲，但想要好好创作的人可以用它全面提升自己的摄影能力。

Stuff China 点评

画质超群，完美的Full HD拍摄功能和细腻的手感。★★★★★

佳能7D

约9000元（仅机身） ★★★★

7D拥有目前APS-C画幅数码单反上最高的像素——1800万和最高的感光度——ISO6400并可以扩展至ISO12800。此外，两块DIGIC 4处理器的应用虽然谈不上首创，但双芯使连拍速度提升到8张/秒确实是个实在的进步。在对焦点上7D实现了19点全十字对焦，而中央对焦点采用的是双十字型8向自动对焦系统。佳能7D自从上市以来一直是摄影爱好者首选的型号之一。

// 7D自从上市以来一直是摄影爱好者首选的型号之一。”

尼康D7000

约7900元（仅机身） ★★★★

尼康D7000是一款中端单反数码相机，相比D90的1230万像素D7000的1620万像素是非常突出的，而39个自动对焦点、9个十字对焦点，ISO扩充至25600，连拍速度也增加到了6fps，1080P全高清摄像功能，以及双SD卡槽，相比D90来说绝对是一次质的飞跃。

富士F85数码相机 篇7

F85机身尺寸为99.3x 58.9x 28.4mm,重量约为183g,手感十足,携带方便;有黑、银和粉3种机身颜色供用户选择;背面的一块3.0英寸液晶屏也使此款相机看起来十分大气。

富士F85采用1/2英寸1200万像素的SuperCCD EXR传感器,用户可以拍出高质量照片;720P的摄像功能,加入大屏幕更方便预览视频和图片。10倍光学变焦的富士镜头,等效焦段为27-270mm,有传感器位移防抖技术,降低长焦端以及慢速快门下手部抖动产生的影响,F85拥有多种创意照片拍摄的模式。富士F85还具有全新的“宠物识别”功能,可以设定为“猫”和“狗”两种不同模式,在拍摄宠物时更加方便。

富士F85在长焦相机中,外形比较小巧,性能上也都符合现在数码相机的主要功能趋势,价钱合理,表现还是不错的,比较适合家庭外出旅行使用。

数码相机高性能+时尚 篇8

卡西欧EX-Z2000

参考价格:1500元

卡西欧EX-Z2000外形设计十分出色,流线型设计的外壳握在手中很舒适,需用金属材质使EX-Z2000无论上去还是拿在手里都很有质感。纤薄的机身尺寸仅仅99×58×17mm,122g的重量携带方便。

卡西欧Z2000搭配了一块3英寸、46万像素的高清LCD液晶屏幕,画面表现能力很强,能够显示出逼真色彩的取景画面。

Z2000的最大像素可达到1448万,最高分辨率为4320×3240,采用CCD传感器,加之光学防抖能力使其画面输出能力优秀。Z2000的对焦能力也很强,采用一枚5倍光学变焦镜头,可以实现4倍数码变焦,广角端为26mm,开机后相机会自动对画面中的主要对象的大小和数量进行对焦。搭载了EXILIM Engine 5.0图像处理器,对图像的处理速度更快,对噪点的抑制水平更高。可以完成每秒10张的高速连拍。

卡西欧Z2000具有很多拍摄模式来增加拍照乐趣,如美景模式、油画模式、蜡笔模式等,而且设置拍摄模式后,在相机取景时就根据所选模式对画面进行处理,无需拍照后再对照片进行设置。选用美景模式时,相机会自动对画面中鲜艳的色彩进行调整,使拍摄照片更加逼真。

续航能力方面Z2000变现也很出色,配备一块1200mAh的锂离子电池,搭配机身内置的省电技术使Z2000可以完成500张以上的拍摄工作。

佳能IXUS 210

外形方面,延续IXUS的外形风格,铝涂层看上去光泽很柔和,颜色有樱花粉、沙滩银、丛林黑、棕榈金可供选择。机身尺寸为99.3×55.7×20.0mm,重量为160g。

IXUS 210屏幕采用一块3.5英寸、46.1万像素的、16:9宽屏比的全触摸屏,省略了机身复杂的设置按键,使自动对焦和广角拍摄更加清晰。

讨喜的是IXUS 210的液晶屏界面颜色是可以更换的,有橙色、粉色、黄褐色、灰蓝色可用选择,触控的操作界面的布局也可以改变,能够根据使用需要对图标的位置进行重排,给使用者带来使用的享受。

IXUS 210拥有1410万有效像素,4320×3240的分辨率,CCD传感器以及DIGIC 4图像处理系统,24mm的超广角镜头可以给拍摄的画面带来优秀的表现能力。5倍光学变焦以及4倍数码变焦使远景、近景都清晰细腻,还能够对画面中的人脸进行优先对焦,保障画面中的人物清晰。IXUS 210还具备IS光学防抖能力,最高限度的表现画质。

参考价格:2000元

IXUS 210的拍摄模式同样丰富,其中的“智慧AUTO”模式集面部优先、降噪、运动检测、场景检测于一身,能够对拍摄画面进行智能分析、对图像进行优化,以展现出最佳的照片。

值得一提的是IXUS 210独特的具备“眨眼自拍”功能,在用户想要自拍时,摆好pose后只需眨一下眼睛,相机就会自动启动快门的自拍功能,帮助用户完成自拍,同时还避免了拍照时的闭眼情况。

索尼T99C

T99C的外形十分纤薄,93×56×16.8mm的尺寸放在口袋里都不觉得明显,有黑色,银色,粉色,绿色,紫色等多种流行颜色可以选择。采用3英寸、23万像素的全触控液晶屏幕,菜单的布局更加利于操作,与佳能IXUS 210一样可以更换背景显示颜色,有黑、白、粉三种颜色可以选择,和可以改变屏幕按钮的位置。

参考价格:1600元

索尼T99C配备的25mm*1广角,卡尔·蔡司Vario-Tessar镜头,具有4倍光学变焦和4.7倍数码变焦,可以拍摄出清晰的广角照片。

采用BIONZ影像处理器,可以快速地对所拍画面进行优化处理,还可以提高自动对焦、自动曝光、自动白平衡等功能的速度和准确度。

配备的Super HAD CCD传感器,有效像素达到了1410万,拍摄的照片更加细腻、鲜艳。而且相机的降噪功能十分出色,在光线较差的环境下也可以还原清晰的图像。分辨率打到了4320×3240,可以完成720P的高清摄像。

T99C在拍摄人物时,具有“美肤”功能,可以对所拍摄人物脸部皮肤进行优化,淡化、消除脸部皮肤的缺陷,使拍摄出来的人物更加漂亮。

索尼T99C最突出的特点是具备“扫描全景”模式,该模式可以对水平、垂直的景物进行扫描拍摄,也就是连续拍摄,而且可以自动连接扫描拍摄的画面,单张显示。具备这样的功能在拍摄较大范围的景物或是多数合影的难题就可以轻松解决,在查看的时候,较大的照片可以滚动查看。

奥林巴斯FE-4030

参考价格1300元

奥林巴斯FE-4030的外形身份惹人喜爱,纯白色、湖蓝色、粉色、灰色四款颜色十分时尚,92.5×55.5×21.6mm的小巧的外观配以双重水晶彩壳,明外壳之下拥有圆滑闪亮光泽的表面,令相机倍显精致。配备了一枚2.7英寸、23万像素的超晶液晶屏,显象效果生动、饱满。

纤薄的机身中拥有1400万像素CCD*l、26mm*2超广角镜头,搭配4倍光学变焦,能够拍摄更广范围、更清晰、逼真的画面。还具备自动跟踪对焦功能,可以自动追踪移动的拍摄主体,对动态的画面进行瞬间抓拍,而使图像清晰。搭载的TruePicHI图像处理引擎,能够快速对图像数据进行处理,优化图像使获得生动饱满画质。

FE-4030还具备数码影像防抖技术&更佳的色彩复制功能,使非专业的使用者也可以拍摄出完美的照片。iAUTO功能还能够自动对相机设置进行优化来适应被摄场景。魔术滤镜效果可完成不同画面风格的创意影像,帮助用户拍摄出个性化的图像。

松下ZS5

松下ZS5的机身尺寸为103.3×59.6×32.6mm,比上面几款较厚重,金属材质的表面握在手中质感很坚固。采用2.7英寸、23万像素的液晶显示屏,随时查看拍摄的图像。

参考价格:1700元

松下ZS5配备了一个12倍光学变焦、25mm广角端的镜头,CCD传感器,有效像素为1210万,使相机的取景表现效果优秀,开启智能分辨率功能后,画质表现更加细腻,同时支持720P的高清视频拍摄,在改变光学变焦时,ZS5的变焦速度很慢,变焦声音也几乎没有,不会影响录像的声音输入。

相机支持面部自动对焦和AF追踪对焦,单点、11点对焦,还支持MEGA O.I.S光学防抖,可以轻松完成拍摄任务。

相机的独特之处是控键区域设有一个“E.ZOOM”按钮,拍摄时可以通过该键将镜头变焦至300m的长焦端,按两下次键则会将数码变焦切换至23.4倍,按三下镜头就会恢复至25mm广角,操作十分方便。遗憾之处是相机并没有内置HDMI数据接口。

二维平面靶标的数码相机标定 篇9

在目标边缘检测计算过程中, 为了有效地抑制噪声的影响, 能够正确地选取边缘检测的阈值, 本文通过迭代算法求得图像分割的最佳阈值, 并将图像分为背景和目标两部分。通过阈值分割处理, 既增强了图像的目标与背景的对比, 增强了目标的边缘, 又准确地提取目标区域。然后使用拉普拉斯算法, 实现了目标的边缘检测。

对待检测图像进行阈值分割, 采用迭代算法求得分割它的最佳阈值。首先在灰度范围内选一个近似阈值作为估计值的初始值, 然后进行分割, 并根据图像的特性来选取新的阈值, 再用新的阈值分割图像, 如此循环, 使错误分割的图像像素点到最少, 最终实现分割。gobj为目标的灰度均值, 而gback为背景的灰度均值, T为分割阈值。下面介绍一下图象的一阶和二阶亮度矩: 设一个数字化图像共有n个像素, f (x, y) 是像素的灰度:

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当P=1时, 则为图像的一阶亮度矩, 其大小为:

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当P=2时, 则为图像二阶亮度矩的大小为:

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设nk是直方图中灰度值为gk的像素的个数, 由上两式得:

将像素分成目标和背景两类, 把一幅灰度级图像转化为二值图像, 称为两级阈值化。采用亮度矩进行两级阈值化, 设二值化图像有两个灰度值gobj和gback, 且每个灰度值分别有nobj和nback个像素 (nk+gk=n) , 那么这个二值图像一阶和二阶亮度矩分别为:

其中d=nobj/n, 保持二值分割前后的一阶、二阶亮度矩不变, 则:

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由 (3) ～ (7) 式, 可得下面两个方程式:

则最后满足要求的阈值T应满足:

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由 (8) , (9) 式可得:

其中:

2 摄像机成像模型

摄像机通过成像透镜将三维场景投影到摄像机二维像平面上, 这个投影可用成像变换来描述。理想的成像变换模型是针孔模型, 文中标定算法中的摄像机模型以针孔模型为基础, 如图1所示: (Xw, Yw, Zw) :世界坐标系坐标; (x, y) :图像坐标系的坐标; (u, v) :像坐标系的坐标; (Xc, Yc, Zc) :光心坐标系坐标。

光学成像的理论模型为针孔模型。根据这个模型由光心坐标系向图像坐标系的过程符合透视投影, 可用齐次坐标与矩阵表示:

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(Xc, Yc, Zc) 是光心坐标系中空间点P的坐标, (x, y) 是对应图像坐标系中P点的坐标, f是相机的焦距。可用齐次坐标与矩阵到光心坐标系的转换关系为:

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R为旋转矩阵, t为位移向量, 0T元素为0的列向量。由图像坐标到像素坐标系的转换关系为:

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(u0, v0) 是图像坐标系圆点在像素坐标系中的坐标, (dx, dy) 分别是像素坐标系在X方向和Y方向相邻像素间的距离。

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将上式代入, 可将式 (17) 简化成:

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N为式 (18) 右边第1项即相机的内部参数矩阵, M为式 (18) 右边第2项即相机外部参数, Q为投影矩阵。

3 线性模型

数字图像处理中, 成像期间像素决定了数码相机拍出照片的水平方向和垂直方向的图像信息量。如图2所示, 在所成图像上定义直角坐标系u、v, 则坐标 (u, v) 是以像素为单位的图像坐标系中的坐标。此坐标系以图像内某一点O1为原点, x轴与y轴分别与u、v轴平行, 如图所示, 在x、y坐标系中, 原点O1定义在数码相机光轴与图像平面的交点, 该点一般位于图像中心处, 但由于数码相机原因, 也会有些偏离, 若O1在u, v坐标系中的坐标为 (u0, v0) , 每一个像素在x轴与y轴方向上的物理尺寸为dx、dy, 则图像中任意一个像素在两个坐标系下的坐标有以下关系:

由式 (19) 变换得到数码相机线性模型, 即:

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其中, (xd, yd) 表示实际的图像点在x、y坐标系的坐标; (u, v) 表示实际的图像点在u、v坐标系中的像素坐标。

4 非线性模型

当我们拍摄物体时, 可能会使物体周围产生畸变, 是由于透镜的放大率随光束和主轴间所成角度改变引起的。线性模型不能较正确地描述成像几何关系, 在远离图像中心处会有较大的畸变, 所以加入一个畸变系数从而得到实际物体的真实像坐标。可用下列公式描述非线性畸变:

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其中, δx与δy是非线性畸变值, (xu, yu) 为由小孔线性模型计算出来的图像点在像平面坐标的理想值; (xd, yd) 是实际的图像点在像平面的坐标, 它与图像点在像平面中的位置有关, 可利用以下公式表达:

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其中, k1、k2、p1、p2、s1、s2为非线性畸变参数。δx或δy的k为像平面的径向畸变, p为离心畸变, s为薄棱畸变。非线性模型的第一项径向畸变已能足够描述非线性畸变, 本文只考虑径向畸变, 来减少过多非线性算法的不稳定, 由式 (21) 和式 (22) 得到数码相机非线性模型:

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其中, r2d=x2d+y2d。该式表明:x方向与y方向的畸变相对值 (δx/x, δy/y) 与径向半径的平方成正比, 即在图像边缘处的畸变较大。线性模型的参数与非线性畸变参数一起构成了非线性模型的摄像机内部参数。

5 实验步骤与标定结果

设计靶标:取边长为100mm的正方形, 分别以四个顶点 (对应为A、C、D、E) 为圆心, 12mm为半径作圆。以AC边上距离A点30mm处的B为圆心, 12mm为半径作圆, 如图3所示, 用一位置固定的数码相机摄得其像, 相机分辨率4000×3000, 如图4所示。

第1步:将图像转换为恢复图像, 如图5;通过迭代阈值去噪声, 如图6;用拉普拉斯算法进行边缘检测, 得到图像的边缘检测后的信息, 如图7所示。

第2步:使用广义霍夫变换实现了对圆心的提取得到圆心坐标。给像平面的每个像素点建立一个计数器, 初始值为0。①以检测算子抽取出来的边缘像素点 (x, y) 为中心, 在像平面上画圆;②对于像平面的每个像素点 (u, v) , 如果满足: (u-x) 2+ (v-y) 2+r2≤ε。则像素点 (u, v) 的计数器N[u, v]的值增加1, 其中ε>0为预先设置的误差值, r为半径;③以每个边缘像素点为中心画圆, 重复②③步。找到N[u, v]的极大值, 其对应的像素点 (u, v) 则为圆心的定位;④在求解中, ε取值近似于0, r为靶标上圆的半径在图像中的长度, 其单位为像素单位。

第3步:数码相机内外参数的计算。图像坐标系原点在像素坐标系中的坐标 (u0, v0) , 本文用相机的中心像素坐标值代替, 即 (u0, v0) = (2000.00, 1500.00) , dx, dy的计算。

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dx=0.0843 dy=0.0842, dx≈dy说明x, y轴上每个像素代表的物理尺寸基本相等。

第4步:像平面上点坐标的计算 (线性模型) 将u0, v0, dx, dy代入线性模型得到点在像平面上的坐标值。

第5步: 畸变系数关系式, 通过编程得到了各畸变系数的值, 其图像的畸变较小, 图像不会产生严重失真:k1=-0.182763, k2=-0.318977。

6 结束语

本文使用的迭代阈值方法使边缘检测的效果非常好, 大大提高了相机标定的精度。同时, 文中采用的标定方法简单, 实验条件要求较低, 操作简单, 精度较高, 实用性较强。

参考文献

[1]蓝慕云, 刘建瓴, 吴庭万, 等.机器视觉中针孔模型摄像机的自标定方法[J].机电产品开发与创新, 2006 (10) .

[2]毛洁, 杨旭, 黄发.数码相机精确定位模型[D].成都:四川理工学院, 2008.

[3]张红民, 何健鹰.用改进的广义Hough变换获取靶纸图像子像素圆心坐标[J].计算机与现代化, 2003 (8) .

数码相机影像处理部分设计分析 篇10

目前﹐数码相机技术进步很快，朝着高解析﹑高ISO、多功能、超薄、超小、防水、防震等方面不断发展。但其中，数码相机拍出的照片图像质量才是最重要的﹐图片的成像质量与镜头、CCD﹑DSP等等均有关联，特别是影像处理部分硬件方面的设计尤显关键。

本文所说的影像处理部分硬件包含以下几个部分。 (见图1)

关键元器件的选择

(1) CCD光电耦合器

CCD的总类较多﹐按滤光片的颜色分有原色CCD及补色CCD，原色CCD滤光片按绿蓝﹑红绿方式排序，补色CCD滤光片按洋红绿﹑青黄方式排序。基本上，原色CCD的色彩还原性好但灵敏度差﹐补色CCD的色彩还原性差但灵敏度好﹐一般数码相机使用原色CCD的较多。按电荷的转移方式分有全帧转移设计 (FT) CCD﹑行间转移设计 (IT) CCD﹑帧行转移设计 (FIT) CCD。FT CCD器件面积较大，价格较低;IT CCD面积最小﹑价格最低;FIT CCD面积最大﹐价格最高﹐综合考虑﹐一般家用普通数码相机均使用IT CCD。

首先﹐根据相机的设计要求决定CCD使用多少的像素﹐再根据与镜头的搭配性确认其合适的尺寸﹐并仔细了解CCD的规格书﹐重点确认饱和输出及灵敏度的值 (如图2) ﹐选用值大的产品。简单来说﹐CCD就是将光信号转化为电信号的器件 (如图3) 。

(2) IC AFE

AFE模拟前端，TG时序发生器，CDS关联双倍取样器，通常与CCD驱动、ADC等整合在一起，组成一个整体的从CCD电荷读出、取样、放大、模数转换处理单元IC AFE。基本上，只要选定了CCD，此处理单元AFE也随之确定。AFE就是将CCD输出的仿真电信号转化为数字信号的器件 (如图4、图5) 。

(3) DSP数字处理器

DSP主要就是对经过AFE得到的数字影像信号进行一系列处理﹐如白平衡﹑亮度调整﹑色调整﹑γ修正﹑锐利化﹑白点﹑热燥点补正﹑噪声处理﹑压缩等﹐一般根据产品的设计规格﹑DSP厂商演示实际效果评价﹑成本分析等决定。 (见图6、图7)

电路设计

上述关键元器件确定后﹐就可以根据厂商提供的规格书进行电路设计﹐本文以CCD使用Panasonic MN34542PAJ (12M像素) ﹐AFE使用Panasonic NN12083A﹐DSP使用Novatek NT96433BG作做设计。

电路重点分析说明

(1) CCD使用-6V及+12V两组电源，其中+12V同时提供给CCD输出电流放大IC U3使用﹐CCD输出的信号质量直接影响图像质量﹐故对+12V电源噪声要求很高﹐需小于60mV (越小越好) 。

(2) 在AFE电路中﹐CCD信号进入AFE前设计了一个由R210及C242组成的简单的RC滤波器﹐将高频噪声滤掉。AFE各部分使用的电源对噪声要求较高﹐故使用了三个LDO对电源进行净化﹐+1.8V同时提供TG及模拟部分﹐用L200作分隔。H1/H2/HL/RG均是对C C D电荷进行驱动转移及清除用的﹐频率为40.5MHz﹐瞬间电流较大 (达到60～80mA) , 对EMI影响很大﹐增加FL200/FL201 LC滤波器作改善。

PCB设计

考虑到装配需求﹐通常C C D部分电路单独使用一块FPC﹐AFE/DSP及其他电路放在另一块PCB上, 通过FPC输出连接。

(1) CCD FPC设计重点﹕一是CCD输出两旁及底部要完整包地﹐线宽要求8mils (1mils=0.0254mm) 以上。二是H1/H2/HL/RG优先走线, 两旁及底部要完整包地﹐线宽要求6mils以上﹐并且尽量远离CCD输出信号 (32mils以上) (见图8、图9) 。

(2) A F E/D S P部分﹐C C D输出﹑H 1/H 2/H L/R G要求同 (1) ﹐另外还需要注意﹕一是C237/238/239/241/243/244/246是提供基准电平用的﹐必须与CCD输出隔直电容C240尽量靠近;二是AFE每组电源旁需放置至少一个0.1µF的旁置电容;三是40.5MHz晶振必须远离CCD输出信号。

调试

样品组装出来后，必须经过复杂且繁琐的调试过程，其中调试的项目、内容、步骤很多，这里只介绍CCD输出 (输入) 信号取样点的调整﹐因为此对图像的质量至关重要。

(1) 调整H1/RG﹐使CCD输出P与D部分宽度基本相等 (如图10) 。

(2) 调整SHP﹐使其上升沿在CCD输出信号P段的相对平滑处﹐此为CCD输出信号取样比较 (黑电平) 的基准点 (如图11、图12) 。

(3) 调整S H D，使其上升沿在CCD输出信号D段的幅度最大且相对平滑处，此为CCD输出信号亮度取样的基准点。

常见图像不良现象分析处理

(1) 图片左边有一固定亮条。

原因﹕RG/HL驱动电流过大。

对策﹕调整RG/HL驱动电流至合适 (无过冲)

(2) 图片上方有一固定亮条。

原因﹕RGVDD/HVDD电流响应不够快。

对策﹕靠近AFE IC RGVDD/HVDD PIN增加0.01µF LOW ESR MLCC电容。

(3) 图片中有一些固定的竖条纹。

原因﹕AFE TG时序与CCD垂直驱动要求时序不符。

对策﹕调整AFE TG时序与CCD垂直驱动要求时序一致。

(4) 图片中有一些固定的横条纹。

原因﹕不同帧的曝光时间不同。

对策﹕调整DSP的相关设定﹐使曝光时间一致。

(5) 图片中有不固定的斜条纹。

原因﹕AFE CDS/CCD/TG电源噪声大。

对策﹕调整AFE CDS/CCD/TG电源设计﹐尽量减小电源噪声。

结语

本文针对数码相机影像部分的硬件设计给出了一个从元器件的选择到电路的制作﹑PCB的布线等整个过程的具体实施方案﹐并针对设计及调试中常遇到的一些重点注意事项进行了较深入的分析。

参考文献

[1]Panasonic MN34542PAJ CCD规格书Ver.0.1[R], 2008/10/16

[2]Panasonic NN12083A AFE规格书Ver.0.37[R], 2008/11/4

[3]Novatek NT96433BG DSP规格书Ver.1.3[R], 2008/4/9

[4]Sony ICX677SQW CCD规格书Ver.0.1[R], 2008/6/27

单反数码相机 篇11

3080元 仅机身 ★★★★★

佳能的入门级数码单反从它的大兄弟450D那儿拿来的可不只是一点模样和材料。实时取景、出色的1010万像素画质和图像稳定套装镜头组成了一套引人注目的组合，轻巧并简单易用。

尼康 D300s

9699元 仅机身 ★★★★★

D300s能提供专业级的拍摄效果，售价却只是大多数该类相机的一个零头。“s”版本继承了D300原型机的1200万优异画质、岩石般坚固的做工和6帧/秒连拍，还加上了高清摄像功能，太棒了！

尼康 D3100

3550元 仅机身 ★★★★☆

了不起的智能引导模式让D3100成为了数码单反相机初学者们的理想选择。而顶尖水准的1420万像素静态照片、快速的11点自动对焦和1080p摄像功能更让它能成为所有人的明智选择。

宾得 K-r

4800元（包括18-55mm镜头） ★★★★☆

如果要把K-r称作超级英雄，它应该是超级ISO范围英雄——这项指标它能扩展到惊人的25600，这让它在各种光线条件下都能拍出不错的照片。它还内置了防抖功能并能使用AA电池，不过720p摄像是块短板。

奥林巴斯 E-450

3200元 仅机身 ★★★★☆

最小的单反相机，聪明伶俐的E-450成功地打包了1000万像素、降尘系统、脸部识别功能和卓越的实时取景模式。它比前辈E-420增加了更明亮的2.7英寸显示屏和增添創意摄影效果的艺术滤镜。

索尼 A55L 6000元 （仅机身）★★★★★

得益于索尼的半透镜技术，A55能实现10帧/秒的专业水准拍摄和摄像模式时的自动对焦。你必须付出用电子取景器代替光学原件的代价，不过考虑到它高水准的1620万像素照片和1080p视频，我们妥协了。

松下 Lumix G2GK 6250元

（含14-42mm镜头）★★★★★

Sorry较真儿的人们，我们知道微型4/3系统相机算不上“真正的”单反。它拍出的1210万像素照片和720p视频很棒，3英寸触摸屏则锦上添花。

佳能 EOS550D 5500元 （仅机身）★★★★★

500D的大兄弟击中了发烧级特色和能够负担的价格之间的甜蜜点。想拍照？它能用ISO6400抓下1800万像素的超赞照片。摄像？你也能用60帧/秒捕捉720p或用24~ 30帧/秒捕捉专业级的1080p影像。

尼康 D700 23800元（仅机身） ★★★★★

把旗舰型号D3和著名的D300相交会得到什么？眼前这台全画幅美人就出现在尼康爱好者们的口袋中了。大块头1210万像素传感器在所有的ISO设置下都能提供惊人的细节，做工也是专家级的。

尼康 D5000约3900元

www.nikon.com.cn

使用尼康入门级单反相机的优胜科技再结合720P高清视频摄像，你就得到了这台可口的D5000。操控和菜单系统对于初学者来说足够友好且仍能提供丰富的选项，机身也不是太大以至于让你在假日徒步旅行中不堪重负。1230万像素的传感器在微弱光线下的表现能提供生机勃勃的色彩。由第三方镜头制造商提供的支持很丰富，让你在组建单反系统的万里长征中起步轻快。

杀手锏：难以置信的弱光拍摄能力和物超所值的高清摄像。

Stuff China 点评

高清摄像和令人敬畏的照片质量整合在负担得起的打包方案中，还有什么能让你不喜欢的？

像方远心航拍数码相机镜头设计 篇12

航拍数码相机因其覆盖范围大、分辨率高等突出优点已成为人员搜救、灾情勘察、目标定位以及城市巡逻的重要设备[1]。不仅可以在短时间内同时发现多个目标,向各级指挥人员提供实时的数字图像信息,而且还可对目标进行跟踪识别,在现代的人员搜救、灾情勘察和城市安全中发挥着越来越大的作用[2]。

航拍相机镜头是由若干透镜组成,依靠透镜组获得清晰影像信息。镜头设计的好坏直接影响航拍数码相机的成像效果。航拍数码相机镜头根据使用情况焦距从几十毫米到几米不等,体积和重量大小也有很大的差别。本文设计的航拍数码相机镜头总长度仅75 mm,重量小于500 g,主要用于小范围的目标定位及城市巡逻。

1 CCD探测器的特殊要求

随着CCD芯片制造技术的不断发展,为了提高芯片的灵敏度和量子效率,Kodak、Sony等CCD芯片的制造厂商开发出了带微透镜阵列的CCD芯片。我们选用的数码相机采用的CCD芯片为行间转移型芯片,分辨率为4 008×2 672,像元大小为9µm×9µm。该芯片带有微透镜阵列,可将绝对量子效率的峰值由普通芯片的16%提高到50%,量子效率曲线如图1所示[3]。

微透镜阵列的引入大大提高了CCD芯片的灵敏度,同时也带来了一些其它问题。例如,微透镜阵列使量子效率受光线的入射角影响很大,如图2所示。特别是当水平方向的入射角超过15°时量子效率将降低为0°入射角(中心视场)的50%以下,并随着入射角的增加,量子效率还在迅速减小。因此,如果选择带微透镜阵列的数码相机就必须考虑入射角度问题,数码相机镜头必须选用像方远心光路,以提高数码相机的量子效率和像面照度的均匀性。

2 像方远心光学系统设计

由于带微透镜阵列的数码相机CCD芯片对光路的特殊要求,镜头光路设计采用像方远心光路,镜头的F数为F/2.8,焦距f=45 mm。根据芯片大小和光学镜头焦距可知,镜头的半视场为26°,光路设计如图3所示。根据CCD芯片像元大小,该芯片的截止频率称为尼奎斯特频率,大小为1/2(像素周期),即55lp/mm[4]。

由光路图可以看出,1视场入射到探测器上的光线几乎垂直芯片入射,入射角度接近0°,相对量子效率接近100%。

本系统采用专用光学设计软件Zemax经过反复优化设计,光学系统的传递函数(MTF)如图4所示。1视场角在芯片的截止频率55 lp/mm处的传递函数可达40%。其它视场的传递函数也都在40%以上。

镜头主要像差参数见表1。

3 镜头成像效果分析

3.1 镜头分辨率测试效果

数码相机的分辨率采用平行光管和鉴别率板进行检测。将数码相机放在平行光管前面对鉴别率板成像,成像结果如图5,图6所示。

设平行光管焦距为f0,镜头焦距为f,鉴别率板相应组数对应的每毫米条纹数为N0,数码相机能够分辨的每毫米条纹数为N。则它们之间的数学关系如式(1)所示:

Ⅲ号鉴别率板第13组对应的线条宽度为20µm,每毫米条纹数为25。平行光管焦距f0=99 mm,镜头的焦距f=45 mm。则由式(1)计算可得,镜头的分辨率N=55,分辨率几乎达到理论计算水平。

3.2 镜头照度均匀性分析

镜头轴上像点照度和轴外像点照度与镜头的视场角有关,设E0为轴上像点照度,E为轴外像点照度,ω为镜头的半视场角[5]。

则它们之间的数学关系如下式所示:

由式(2)可知,1视场像点照度为轴上像点照度的0.65。如果采用普通镜头成像,边缘光线在像面上的入射角约为15°左右,由图2的相对量子效率与入射光线角关系曲线可知1视场像点照度将会降低到轴上像点照度的36%,而采用像方远心光路设计的镜头1视场像点照度只考虑镜头的渐晕影响,本文设计的镜头渐晕系数为15%,故1视场像点照度为轴上像点照度的57%。

图7是采用该款CCD数码相机安装尼康45 mm F/2.8镜头的成像效果图片,图8是采用本文设计的像方远心光路镜头的成像效果图片。采用像方远心光路设计的数码相机镜头像面照度的均匀性要好很多。

4 总结

经过我们大量的实验验证,对于带微透镜阵列的CCD工业数码相机,为了提高像面照度均匀性,光学镜头必需采用像方远心光路。采用像方远心设计的镜头与普通镜头相比像面照度均匀性好,且该镜头体积小,重量轻,适合在直升机载的小型光电吊舱内使用。

摘要：为了提高CCD的灵敏度,制造商在CCD上增加微透镜阵列以提高其量子效率。由于微透镜对光线有汇聚作用,要求像方光线入射角不能太大。普通镜头需增加后截距来减小光线像方入射角度,使总长度增长,且效果并不理想。本文提出采用像方远心光路设计航拍数码相机镜头,使镜头边缘视场的像方光线都几乎以0°出射,解决了带微透镜阵列的数码相机对光学镜头的特殊要求。通过像方远心光路设计的光学镜头与普通光学镜头对比,证明了采用像方远心光路设计的镜头具有分辨率高,像面照度均匀性好,长度短,重量轻等优点。

关键词：光学镜头,像方远心光路,微透镜阵列,量子效率

参考文献

[1]李同海,张德联,赵新亮.行间转移型CCD相机的Smear现象研究[J].科学技术与工程,2008,8(14):3924-3926.LI Tong-hai,ZHANG De-lian,ZHAO Xin-liang.Research of the Interline-Transfer-CCD Camerass Smear Phenomenon[J].SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING,2008,8(14):3924-3926.

[2]林家明,杨隆荣.CCD及摄像机技术在工业中的应用[J].物理,2000,29(12):732-735.LIN Jia-ming,YANG Long-rong.APPLICATION OF CCD AND CAMERA TECHNIQUE IN INDUSTRY[J].PHYSICS,2000,29(12):732-735.

[3]The instruction book of Kodak Corp.KAI11000CM KAI11000M image sensor solutions[Z].The instruction book of Kodak Corp,2005.

[4]Robert E Fischer.光学系统设计[M].吴晓靖,译.天津:《红外与激光工程》编辑部,2004.