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[组图]数字相机的快门结构         ★★★
数字相机的快门结构
作者:建筑  文章来源:色影无忌论坛  点击数:  更新时间:2007-2-26 20:57:19 
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对于帧转移快门,感光材料也存在着感光区和存储区,但位于两个不同的位置。这种感光材料的实际面积要2倍于行间快门结构的感光材料,所以CCD的感光平面上都是像素感光单元,感光灵敏度可以很高。但这种结构的缺点是一个时钟周期内,像素的信号只能传递出去一次,所有像素的信息传递需要n个(n为感光材料的垂直分辨率)周期才能完成传递过程,因此速度受到一定的影响。

这种快门的曝光流程如下图:

最后要说的是全帧转移快门,也有叫做狭缝式快门的。采用这种快门结构的感光材料,最大的特点是不再象行间快门和帧转移快门那样具有和感光单元对应的存储单元。曝光仍然通过复位时钟来控制,信号的读出是通过位于各列像素之间时钟信号的配合,通过列放大器直接输出。由于不存在存储过程,信号通过开关电路直接转移,因此可以作到很好的快门速度。

目前高像素值的DC/DSLR和对速度迟滞要求高的产品均采用的是这种结构的传感器/快门结构。如Olympus的E-20。但由于没有找到Canon的DSLR相关的资料,所以我不知道是否1DS或10D也采用类似的结构。该快门结构示意图如下:

曝光流程如下图所示意:

在step1时,当相机机械快门关闭后电荷转移到水平输出寄存器内;

在step2时,串行输出电荷。

全帧转移快门(狭缝快门)的曝光过程是逐点传输的,严格的讲各个像素不是同时曝光。当快门速度非常高时拍摄运动的物体时,将产生如同传统相机焦平面快门的狭缝变形。需要通过DSP来进行修正。但这种快门因为结构简单,可以简化制造过程和降低成本,速度也比较快,已经成为一种发展的趋势。

最后讨论一下机械快门在数字相机中的作用。在数字相机中保留机械快门的目的之一是可以记录感光材料的暗电流信息。数字相机的机械快门和传统相机是不一样的,平时是打开着以便电子取景器取景。再曝光前再关闭,复位感光器件上的存储信息,并记录各个像素的暗电流资料。接下来进行曝光。机械快门开启,曝光结束后关闭机械快门,将曝光数据进行DSP处理。流程如下:

上无忌很久了,没做什么贡献,以前是搞电子的,对这些东西还有些了解,所以今天利用业余时间写了以上一点东西,还很粗糙,希望得到高手的指正和有益的探讨。

补充一点,记录暗电流的作用主要是进行黑色补偿。光电器件在没有任何光线照射时也存在着一点的暗电流,输出一定的光电信号,这个值相当于胶片的灰雾密度。通过在曝光前遮光记录暗电流的数值,再在曝光后的图象中减去相应的暗电流信息,可以提高感光器件的宽容度和减少噪声。

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