常見的數碼相機成像元素是什麼

⑴ 數碼相機成像原理的介紹和結構

物體放在焦點之外，在凸透鏡另一側成倒立的實像，實像有縮小、等大、放大三種。物距越小，像距越大，實像越大。物體放在焦點之內，在凸透鏡同一側成正立放大的虛像。物距越小，像距越小，虛像越小。下面是我給大家帶來的數碼相機成像原理的介紹和結構，希望你幫到大家！

1、數碼相機成像原理——簡介

數碼相機，英文全稱：Digital Still Camera ，是一種利用電子感測器把光學影像轉換成電子數據的照相機。與普通照相機在膠卷上靠溴化銀的化學變化來記錄圖像的原理不同，數碼相機的感測器是一種光感應式的電荷耦合器件(CCD)或互補性氧化金屬半導體(CMOS)。在圖像傳輸到電腦以前，通常會先儲存在數碼存儲設備中。通常是使用快閃記憶體;軟磁碟與可重復擦寫光碟(CD-RW)已很少用於數碼相機設備。

2、數碼相機成像原理——結構

無論是哪種款式的數碼相機，大都包括鏡頭、閃光燈、勸器、影像感測器以及按鍵幾部分。

鏡頭——是一部相機的重要組件之一，可以說是相機的靈魂，數碼相機採用什麼鏡頭是一個非常重要的參數，也是區分不同檔次相機的重要指標。

閃光燈——是增加曝光量的方式之一，尤其在光線較暗的場合，利用閃光燈可以使景物更加明亮。數碼相機內置的閃光燈一般有三種模式，即自動閃光、強制閃光和關閉閃光，有的相機還具有消除紅眼、慢速同步閃光等功能。

勸器——數碼相機上使用的勸器有多種類型，包括LCD勸器、單反式勸器、旁軸式勸器等，現在數碼相機幾乎同時配備有普通光學勸和LCD勸，用戶可根據具體的情況進行選擇。

影像感測器——目前數碼相機所使用的影像感測器有CCD和CMOS兩種類型。CCD被廣泛應用於大部分數碼相機上，它由大量獨立的光敏元件組成，這些光敏元件通常按矩陣排列。

按鍵——在進行拍攝工作時，傳統相機大都通過按鍵或者轉動轉盤來實現，而數碼相機是通過菜單來選擇功能的，若在進行抓拍時，直接按按鍵比使用菜單進行設置更加快捷。

3、數碼相機成像原理

數碼相機是集光學、機械、電子一體化的產品。它集成了影像信息的轉換、存儲和傳輸等部件，具有數字化存取模式，與電腦交互處理和實時拍攝等特點。

當打開相機的電源開關後，主控程序晶元開始檢查整個相機，確定各個部件是否處於可工作狀態。如果一切正常，相機將處於待命狀態;若某一部分出現故障，LCD屏上會顯示一個錯誤信息，並使相機完全停止工作。

當你對准拍攝目標，並將快門按下一半時，相機內的微處理器開始工作，以確定對焦距離、快門的速度和光圈的大小。當按下快門後，光學鏡頭可將光線聚焦到影像感測器上，這種CCD/CMOS半導體器件代替了傳統相機中膠卷的位置，它可將捕捉到的景物光信號轉換為電信號。

此時就得到了對應於拍攝景物的電子圖像，由於這時圖像文件還是模擬信號，所以還不能被計算機識別，需要通過A/D轉換成數字信號，接下來微處理器對數字信號進行壓縮，並轉換為特定的圖像格式，最後以數字信號存在的圖像文件會以指定的格式存儲到內置存儲器中，此時通過LCD可以查看所拍攝到的照片。

拓展：數碼相機常見問題

1、問： 買數碼相機時，什麼是像素的基本考慮？

答： 你的需求，你會用多少的解析度去照，就用多少像素的相機。比方說，你永遠不想要用超過1600 x 1200的解析度，那你只要買到兩百萬像素的相機。不需要三百萬或更高的。因為購買數碼相機花費的錢很重要的一部份就是在這X百萬像素上，這也是為什麼很多數碼相機產商通常都會同時推出性能功能配置一樣、而僅僅在像素方面有差別的所謂「姐妹機」的理由，例如三星V4和V3，奧林巴斯的U300和U400以及佳能A60和A70都屬於這類情況。如果你用不到更多的像素，大可買低一點的產品，省下的錢可以買更好功能或是一些配備。

2、問： 三百萬像素不是一定比兩百萬像素好嗎？

答： 如果您真的用到完全的解析度，其它的條件又一樣，那是對的。但是呢，如果您根本不用最高解析度，那用三百萬像素的相機只拍1600 x 1200或更低，和用兩百萬像素相機是一樣的。但是，您又多花了不少錢去買三百萬像素的相機。

3、問：怎麼會有人比較喜歡用低像素的相機？

答： 原因很多。首要原因是，這樣圖檔占內存大小小，可以多拍幾張，另外呢，計算機處理也比較容易方便。如果只是為了流行，買了三百萬，四百萬，甚至更高像素的，最後發現用最高解析度拍沒幾張，您就知道最高解析度的相機，不一定最適合您。

4、問：如果我照片要洗出來，大概要多少？

答： 這是很主觀的。目前數碼沖印主流尺寸是6吋的照片（全國普遍價格是1.8—2.5元一張，網上沖印價格更便宜些），一般建議一定要130萬像素以上的水平，2百萬像素是最合適的，3百萬像素當然更好。對於風景照片其差別可能比較明顯一些，但是一般人像不一定能夠強烈感受出差別來，在一些要求不高的情況下，100萬像素都可以沖印出7吋的照片，而且效果還是基本可以接受的。我們再給出一個底線給大家：沖印5吋照片，80萬像素是可行的。

5、 問： 如果我只要某個大小的相片，比方說800 x 600好了，或是更小的。我是不是買個解析度剛好一樣的數碼相機就好了呢？

答： 當然不是，高解析度的效果提升還是很顯著的，通過大解析度照片縮小後得到的照片，其清晰度還是比直接就用這樣的解析度去拍來得清楚，例如把2048×1056解析度（300萬像素級別）拍攝的照片縮小到640×480解析度的效果，要比直接用640×480拍攝的效果好哦。

6、問： 我首要的就是品質，而且不在乎圖占內存很大，是不是越高像素的越好？

答： 基本上是的。但是您真的要確定您真的就需要這么高的像素，因為您的錢很多是花費到這上面。高像素還有不少好處。比方說因為像素多，您要裁切的自由度就變大了等等。高像素是值得的，如果您真的需要，真的會去使用這在數碼相機是個很基本的問題。不過呢，很多初學者會有點點困惑或是迷思，因為需求不會總是一成不變的。

7、問：我跟朋友在戶外照相時，她拍的就很清楚，為什麼我拍的就是很「花花」 ？明明是大白天，拍起來卻像是恐怖片？

答： 加強數碼相機基本功訓練，要知道DC的快門操作是有訣竅的哦。首先你要了解長在相機頭頂那個圓圓的快門鈕，通常是兩段式的設計，輕輕地半按，相機就會進行所謂的「對焦」或是「合焦」的動作，目的是調整讓你朋友進入清楚的拍攝范圍，全按時開始拍攝。

你如果一按就到底，它來不及對焦，拍的結果，拍攝的對象就會因為對焦不準而變得模糊

這里講一個「安全快門」的觀念，傻瓜數碼相機的安全快門通常在 1/30s 或是 1/60s ，相機「喀嚓」的瞬間，相機就執行曝光過程，這個時間如果低於 1/60s（當然對於高手來說，可以達到1s的穩定拍攝） ，便很容易因為手的晃動，而讓畫面變的很模糊。在一開始，應該先找光線明亮、充足的地方拍照，快門就會跳至 1/60s 以上。其次，拍攝時不要太激動，要屏氣凝神，穩定雙手，否則就會拍出「恐怖片」了！

8、問：快門速度代表什麼？B快門又是什麼意思！

答： 快門速度代表的是曝光時間的長短，光線越充足，所需的曝光時間越短，光線不足的`狀下，所需的曝光時間越長，在長時間的曝光，需注意的是手震的問題，通常長時間曝光需要搭配腳架來穩定相機，讓畫面不會產生晃動的殘影！

B（Bulb）快門是自己控制快門開啟的時間長短，在按下快門鍵時，快門就開啟，直到你的手放開後，快門才會合上，使用B快門時通常會配合快門線一起使用！

9、問：我用數碼相機拍照時，儲存JPG時，FINE NORMAL BASIC有什麼不一樣，TIF又有什麼不同？

答： FINE NORMAL BASIC分別代表JPG格式照片的壓縮率，通常FINE為1/4的壓縮率，NORMAL為1/8，BASIC為1/16，在畫質上，壓縮的越小，損失的細節會較多，所以一般來說，都建議使用FINE的壓縮率來達到一定的品質！

TIF是非壓縮儲存格式，不會有因為壓縮後，照片細節的部份損失，但相對的，一張照片的大小也會變得很大，以3百萬像素的相機來說，一張未壓縮的TIF照片的大小高達10MB左右！

10、問： 為什麼我用夜景模式拍攝，每張照片都是模糊的？

答： 一般相機的夜景模式，是藉由拍攝夜景的習慣，去作調整，所以通常夜景模式會把光圈縮小，曝光時間拉長，在長時間曝光下，只用手持難保相機不會晃動，所以會造成影響是模糊的！

使用夜景模式拍照時，最好搭配腳架的使用，這樣才不會因為手震而影響到畫面的品質！

11、問： 光學變焦和數字變焦有什麼不同？

答： 光學變焦是只由光學鏡片的折射，把相機的焦距有廣角和望遠的變換，但由於一般相機的望遠倍率不足，所以在數碼相機上有數字變焦！

數字變焦是將畫面以軟體模擬的方式去放大，相當於我們使用繪圖軟體去放大畫面一樣，這樣可以用最少的成本去換取長焦距的攝影，但是由軟體放大的影像會影響到畫質，放的越大越明顯，所以一般數碼相機都不建議採用數字變焦，反而各家廠商推出加倍鏡，以光學的方式來達到望遠攝影的目地！

12、 問：前些時候我購買了一台數碼相機，但是在使用時卻發現用數碼相機拍出的照片中總會有一些雜點出現，這是為什麼呢？

答：你可以用相同的圖像設置再拍幾張照片試試，如果雜點總是出現在同一個位置，就說明這台數碼相機存在壞點，一般廠家對壞點的數量有規定，如果壞點數量超過了規定的數量，可以向經銷商和廠家更換相機。假如雜點並不是出現在相同的位置，則說明這些雜點是由於使用時形成的噪點，這種情況可以通過下面的方法來減少噪點的數量：

1、遠離手機收音機等電磁源，因為它們所發射的電波會干擾數碼相機中的電子元件的工作。

2、保證電池電力充足，因為當電池電力不足時，相機的機械運動部分會發出較大的雜訊，從而產生更多的噪點。

13、問：因為我原來的數碼相機只能存礎8M的圖片，於是我便添加了一張CF卡，但是使用CF卡以後發現拍攝的照片沒有以前的效果好了，很多照片中出現馬塞克現象，這是為什麼呢？是不是擴充的CF卡損壞了相機。

答：如果是在擴充CF卡之後才出現的問題，那就便是由於CF卡的質量問題所造成的。盡管CF卡採用的是標準的ATA介面，兼容性要比SM卡和MMC要好得多，但是某些小廠生產的CF卡可能會因為加工粗糙，使得在相機內無法正常工作，造成存貯的數據出錯，造成了圖像的損壞。這種情況下只要更換CF卡就可以解決問題了。一般低質量的CF卡外觀都比較差，建議大家購買一些大廠的產品，比如SanDisk、Lexar、Simple等，它們的質量都相當可*的，另外還有一些CF卡是由數碼相機廠商請別的廠家代工的，質量也很也有保證。在購買時最好用自己的相機實際使用一下，這樣可以避免發生發生這種情況。

14、問：我購買了一台數碼相機，相機上帶有"日光"、"陰天"、"白熾燈"和"日光燈"等預定義的白平衡，但是在有些時候使用這幾種白平衡的效果也並不太好，有沒有一個辦法可以手工來設置白平衡呢？

答：數碼相機的白平衡是一個很重要的設置，只有正確設置了白平衡才可以得到准確的色彩還原，大多數具有手動白平衡調節的數碼相機設置方法都是切換到白平衡設置，然後選擇"手動設置"，再將鏡頭對著一個具有純白色表面的物體（最方便的方法是找一張白紙，最好白紙本身不要太反光，這是手工設置白平衡最關鍵的地方），按下"*"按鈕，即可手工設置白平衡。

⑵ 數碼相機的成像原理是什麼

通俗的講

數碼相機採用電子元器件成像而非膠卷——這是數碼相機與傳統相機最本質的區別所在。數碼相機的成像器件主要分為兩類：

CCD——英文ChargeCoupleDevice的縮寫，中文名稱「電荷耦合器件」。

CMOS——英文ComplementaryMetal-OxideSemiconctor的縮寫，中文名稱為「互補金屬氧化物半導體」。

2、1）CCD是目前主流的成像器件，主要分為：

（1）R-G-B原色CCD：這是數碼相機上應用的最多的CCD。

（2）C-Y-G-M補色CCD：早些時候尼康部分數碼相機使用過這種補色CCD。

（3）R-G-B-E四色CCD：這是索尼最新發布的CCD，它比RGB原色CCD多出一個E（Emerale,翠綠）的顏色。

2）SuperCCD：是日本富士公司的專利技術，中文名稱為超級CCD，由CCD演變而成，目前已經發展到第4代。

3）CMOS：作為數碼相機成像器件出現的時間並不長，但發展卻非常迅速，大有與CCD分庭抗爭之勢，其基本結構中的像素排列方式與R-G-B原色CCD並沒有本質差別。佳能是CMOS陣營的主要支持者。

3、數碼相機是怎樣成像的？

a)光線透過鏡頭投射到感光元件表層；

b)光線被感光元件表層上濾鏡分解成不同的色光；

c)色光被各濾鏡相對應的感光單元感知，並產生不同強度的模擬電流信號，再由感光元件的電路將這些信號收集起來；

d)模擬信號通過數模轉換器轉換成為數字信號，再由DSP對這些信號進行處理，還原成為數字影象；

e)數字影象再被傳輸到存儲卡上保存起來。

4、CCD有何特點？

CCD技術成熟，成像質量好，畢竟它是現在應用的最廣泛的成像元件，但它也有其缺點：

1）耗電量大。早期的數碼相機有「電老虎」的「美譽」，主要原因之一便來自CCD。雖然現在採用低溫多晶硅顯示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相機的功率，但CCD依然是數碼相機的耗電大戶——CCD從數碼相機一開機便隨時保持著工作狀態，更是無謂地消耗大量的電能。

2）工藝復雜，成本較高。CCD復雜的結構決定了它製造工藝的復雜性，因而到目前為止，CCD還只有為數不多的幾家電子產業巨頭能生產。

3）像素提升難度大。CCD前兩個缺點也直接導致了這一個缺點，CCD像素提升無非是通過兩個途徑：第一，保持感光元件單位面積不變而增大CCD面積，在大面積CCD上集成更多的感光元件。但是這種方式會導致CCD成品率降低，製造成本更高，功耗更大，在民用領域這是不現實的；第二，縮小感光元件單位面積，在現有水平的CCD面積上集成更多感光元件。但是這種方法會減少感光元件的單位感光面積，降低CCD整體的靈敏度和動態范圍，影響畫質。

5、CMOS有何特點？

CMOS在最近幾年的發展速度相當不錯，大有與CCD分庭抗爭之勢——就連目前最頂級的DSLR（單鏡頭反光數碼相機）柯達（Kodak）DCS14n與佳能(Canon)EOS1Ds均是採用CMOS成像。

相比CCD，CMOS有兩個最突出的優點：

1）價格低廉，製造工藝簡單。CMOS可以利用普通半導體生產線進行生產，不象CCD那樣要求特殊的生產工藝，所以製造成本低得多。而且CMOS尺寸與成品率都不如CCD有很多限制。

2）耗電量低。雖然CMOS的濾鏡布局與CCD差別不大，但在感光單元的電路結構上卻有很大差別。CMOS每個感光元件都具備獨立的電荷/電壓轉換電路，可將光電轉換後的電信號獨立放大輸出——這比起CCD將所有的信號全部收集起來再放大輸出，速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像時才會工作，所以比CCD更省電。但CMOS同樣存在缺點，如果在使用數碼相機時成像動作較多，那麼CMOS在頻繁的啟動過程中會因為多變的電流而產生熱量，導致雜波並影響畫質。

6、怎樣理解成像元件的基本參數？

成像元件是數碼相機的核心，因而正確認識它的一些重要的參數是很必要的，這對了解數碼相機的基本性能、如何選購數碼相機都能帶來不少幫助。

總像素——總像素是指數碼相機成像元件上成像單元的數量，總像素為524萬的CCD，就表示其上集成有524萬個成像單元。數碼相繼在標示其性能時基本上都採用總像素。

有效像素——數碼相機在成像時，感光元件邊緣部分會因為光線的衍射而導致成像模糊，為保證成像的質量，感光元件上這部分的成像會被舍棄，所以感光單元不能100%被利用。而被利用起來的，即得到最終圖象的這部分像素就成為有效像素。

尺寸——是指感光元件對角線的長度，常用單位為英寸。常見的有1/1.8英寸、1/2.7英寸、2/3英寸等。一般來說，感光元件尺寸越大，元件的性能與成像效果就越好。另外，數碼相機的感光元件一般採用4：3的長寬比，比較特殊的則有3：2。

ISO——是指感光元件對光線感應的靈敏程度。數值越大，靈敏度越高，常見的數值有50、80、100、160、200、400等，目前數碼相機感光元件最高ISO值可達3200。須要說明的是，雖然高ISO值可以提高數碼相機在黑暗環境中的成像質量，但ISO越高，對畫面質量的影響就越明顯，出現的噪點就越多。

不通俗的講

在對數碼相機的特點和基本組件了解之前，下面來了解一下數碼相機是如何工作的，這有利於更好地理解和掌握相機的各項關鍵參數，深入了解相機的性能。

當打開相機的電源開關後，主控程序晶元開始檢查整個相機，確定各個部件是否處於可工作狀態。如果一切正常，相機將處於待命狀態；若某一部分出現故障，LCD屏上會顯示一個錯誤信息，並使相機完全停止工作。

當用戶對准拍攝目標，並將快門按下一半時，相機內的微處理器開始工作，以確定對焦距離、快門的速度和光圈的大小。當按下快門後，光學鏡頭可將光線聚焦到影像感測器上，這種CCD/CMOS半導體器件代替了傳統相機中膠卷的位置，它可將捕捉到的景物光信號轉換為電信號。

此時就得到了對應於拍攝景物的電子圖像，由於這時圖像文件還是模擬信號，還不能被計算機識別，所以需要通過A/D（模/數轉換器）轉換成數字信號，然後才能以數據方式進行儲存。接下來微處理器對數字信號進行壓縮，並轉換為特定的圖像格式，常用的用於描述二維圖像的文件格式包括TagTIFF（ImageFileFormat）、RAW（RawdataFormat）、FPX（FlashPix）、JFIF（JPEGFileInterchangeFormat）等，最後以數字信號存在的圖像文件會以指定的格式存儲到內置存儲器中，那麼一張數碼相片就完成拍攝了，此時通過LCD（液晶顯示器）可以查看所拍攝到的照片。

前面只是簡單介紹了其大致的過程，下面結合圖1-1來詳細地介紹相片成像的整個過程。

（1）當使用數碼相機拍攝景物時，景物反射的光線通過數碼相機的鏡頭透射到CD上。

（2）當CCD曝光後，光電二極體受到光線的激發而釋放出電荷，生成感光元件的電信號。

（3）CCD控制晶元利用感光元件中的控制信號線路對發光二極體產生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出，CCD會將一次成像產生的電信號收集起來，統一輸出到放大器。

（4）經過放大和濾波後的電信號被傳送到ADC，由ADC將電信號（模擬信號）轉換為數字信號，數值的大小和電信號的強度與電壓的高低成正比，這些數值其實也就是圖像的數據。

（5）此時這些圖像數據還不能直接生成圖像，還要輸出到DSP（數字信號處理器）中，在DSP中，將會對這些圖像數據進行色彩校正、白平衡處理，並編碼為數碼相機所支持的圖像格式、解析度，然後才會被存儲為圖像文件。

（6）當完成上述步驟後，圖像文件就會被保存到存儲器上,我們就可以欣賞了。

⑶ 數碼相機是怎樣成像的

相機成像原理

相機

數碼

發展史

組成

成像原理

一、發展史

照相機發展的第一階段：
從
1839
年至
1924
年：
曝光時間長圖像不清晰。
其中比較重大的事件有：
1861
年物理學家馬克斯威發明了世界上第一張彩
色照片；
1866
年德國化學家肖特與光學家阿具在蔡司公司發明了鋇冕光學
玻璃，產生了正光攝影鏡頭；
1888
年美國柯達公司生產出了新型感光材料
－－柔軟、可卷繞的「膠卷」
；同年，柯達公司發明了世界上第一台安裝膠
卷的可攜式方箱照相機。

第二階段：從
1925
年至
1938
年：黑白感光膠片的感光度、解析度和寬
容度不斷提高；彩色感光片開始推廣。其中比較重大的事件有：
1935
年，
德國出現了埃克薩克圖單鏡頭反光照相機，
使調焦和更換鏡頭更加方便；
為
了使照相機曝光准確，
1938
年柯達照相機開始裝用硒光電池曝光表。

第三個階段：從
1939
至今：小巧化、自動化、電子化。其中比較重大的
事件有：
1956
年，聯邦德國首先製成自動控制曝光量的電眼照相機

；
1960
年以後
,
照相機開始採用了電子技術，出現了多種自動曝光形式和電子程序
快門；
1975
年以後，照相機的操作開始實現自動化。

二、數碼相機的組成

以前一般相機的基本組成：

1
）鏡頭

鏡頭使景物成倒象聚焦在膠片上。為使不同位置的被攝物體成象清晰，
除鏡頭本身需要校正。

2
）取景器

為了確定被攝景物的范圍和便於進行拍攝構圖，
照相機都應裝有取景器。
現代照相機的取景器還帶有測距、對焦功能。

3
）快門和光圈

為了適應亮暗不同的拍攝對象，以期在膠片上獲得正確的感光量，必須
控制曝光時間的長短和進入鏡頭光線的強弱。於是照相機必須設置快門以控
制曝光時間的長短，並設置光圈通過光孔大小的調節來控制光量。

4
）輸片計數機構

為了准備第二次拍攝，
曝光後的膠片需要拉走，
本曝光的膠片要拉過來，
因此現代照相機需要有輸片機構。為了指示膠片已拍攝的張數，就需要有計
數機構。

5
）機身

它既是照相機的暗箱，又是照相機各組成部分的結合體。可用框圖表示
照相機的最基本組成部分。

當今的數碼相機是由鏡頭、
CCD
、
A/D
（模
/
數轉換器）
、
MPU
（微處理器）
、
內置存儲器、
LCD
（液晶顯示器）
、
PC
卡（可移動存儲器）和介面（計算機
介面、電視機介面）等部分組成，通常它們都安裝在數碼相機的內部，當然
也有一些數碼相機的液晶顯示器與相機機身分離。

三、成像原理

對膠片相機而言，景物的反射光線經過鏡頭的會聚，在膠片上形成潛應
影，
這個潛影是光和膠片上的乳劑產生化學反應的結果。
再經過顯影和定影
處理就形成了影像。數碼相機是通過光學系統將影像聚焦在成像元件
CCD/
CMOS
上，通過
A/D
轉換器將每個像素上光電信號轉變成數碼信號，再經
DSP
處理成數碼圖像，存儲到存儲介質當中。

四、總結

相機的了解有助於我們對圖像的形成過程的理解，從可以想到控制某些
因素來控制圖像的各種特徵。
（補充一下 照相機成像的原理簡單的說就是在我們初中物理所學的知識 凸透鏡 凹透鏡 ）