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超级CCD的基本原理与关键技术

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:454

杨博雄，肖莺

一、概述
在人的眼睛里，当光线穿过角膜和晶状体在视网膜上形成影像后，影像会被转化为神经信号经视神经传送到大脑，大脑最终会识别这些信息，这就是视觉成像的过程。数码相机的光学系统与人眼的结构十分相似，镜头相当于眼球，ccd就象视网膜，而lsi信号处理器起着大脑的作用。这其中，视网膜是决定接收到的图像的质量好坏与否的关键部件，相对应地，数码相机中的ccd也是数码相机的核心组成部分。
ccd作为图像传感器，已广泛应用于数码相机、数码摄像机等图像处理领域。但ccd的工作性能与其单位面积上的感光像素始终存在着一种固有的矛盾，这就是，一方面要确保ccd的工作性能，单位面积上ccd像素数就不能无限增加，因为单位面积像素数越多，意味着像素尺寸越小，导致感光度降低、信噪比下降、动态范围减小，影响其性能；而另一方面，为了提高ccd的工作性能，如提高ccd的分辨率、动态范围等，又需要增加ccd的像素数，因此只能通过增大ccd的面积来提高ccd的性能。但是增大ccd的面积虽然可以增加像素数，却会导致ccd的制造成本剧增，显然也不是一个行之有效的解决办法。因此只有突出传统ccd的思路，改变ccd的设计结构，才能从根本上提高ccd的工作性能，满足现代摄像摄影对ccd更高的要求。
人眼视网膜由一亿二千六百万个左右的视觉细胞组成，其中一亿二千万个左右细胞在黑暗时工作，而其它六百万个细胞在明亮时工作，并能对颜色做出反应。尽管这些细胞以镶嵌的方式均匀分布在视网膜表面，但是在水平轴和垂直轴上的高频信息感光度要比在45°对角线上高得多。通过对数百个自然景色的平均空间频率特性进行分析后可知，这是因为地心引力把空间频率的功率都集中在水平和垂直的方向，而45°对角线上功率最低的缘故。因此，为了更有效地捕获视觉信息，我们的眼睛在水平和垂直方向上就较为灵敏[1]ccd正是巧妙地借用了人眼的这一工作机理和图像在信息空间频率的分布特点，摆脱传统ccd设计思想的束缚，使得ccd的工作性能得到了极大的提高。。超级
杨博雄，肖莺

一、概述
在人的眼睛里，当光线穿过角膜和晶状体在视网膜上形成影像后，影像会被转化为神经信号经视神经传送到大脑，大脑最终会识别这些信息，这就是视觉成像的过程。数码相机的光学系统与人眼的结构十分相似，镜头相当于眼球，ccd就象视网膜，而lsi信号处理器起着大脑的作用。这其中，视网膜是决定接收到的图像的质量好坏与否的关键部件，相对应地，数码相机中的ccd也是数码相机的核心组成部分。
ccd作为图像传感器，已广泛应用于数码相机、数码摄像机等图像处理领域。但ccd的工作性能与其单位面积上的感光像素始终存在着一种固有的矛盾，这就是，一方面要确保ccd的工作性能，单位面积上ccd像素数就不能无限增加，因为单位面积像素数越多，意味着像素尺寸越小，导致感光度降低、信噪比下降、动态范围减小，影响其性能；而另一方面，为了提高ccd的工作性能，如提高ccd的分辨率、动态范围等，又需要增加ccd的像素数，因此只能通过增大ccd的面积来提高ccd的性能。但是增大ccd的面积虽然可以增加像素数，却会导致ccd的制造成本剧增，显然也不是一个行之有效的解决办法。因此只有突出传统ccd的思路，改变ccd的设计结构，才能从根本上提高ccd的工作性能，满足现代摄像摄影对ccd更高的要求。
人眼视网膜由一亿二千六百万个左右的视觉细胞组成，其中一亿二千万个左右细胞在黑暗时工作，而其它六百万个细胞在明亮时工作，并能对颜色做出反应。尽管这些细胞以镶嵌的方式均匀分布在视网膜表面，但是在水平轴和垂直轴上的高频信息感光度要比在45°对角线上高得多。通过对数百个自然景色的平均空间频率特性进行分析后可知，这是因为地心引力把空间频率的功率都集中在水平和垂直的方向，而45°对角线上功率最低的缘故。因此，为了更有效地捕获视觉信息，我们的眼睛在水平和垂直方向上就较为灵敏[1]ccd正是巧妙地借用了人眼的这一工作机理和图像在信息空间频率的分布特点，摆脱传统ccd设计思想的束缚，使得ccd的工作性能得到了极大的提高。。超级

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