数码相机的工作原理

从世界上首款数码相机诞生到至今，已经经过了30多个年头的发展历程。在这段时间里，数码相机的运用已深入渗透到各个领域，其技术也得到了全面充分的发展。

那什么是数码相机（Digital Camera）呢？

数码相机是一种利用光学成像原理形成影像，并使用感光元件记录影像的设备。它是集光学、机械、电子一体化的产品。集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等特点。数码相机最早出现在美国，30多年前，美国曾利用它通过卫星向地面传送照片，后来数码摄影转为民用并不断拓展应用范围。

讲到相机，不得不提的就是相机中的感光元件。大家都知道，传统相机中使用的是“胶卷”这种化学元件来作为记录信息的载体。与传统相机相比，数码相机的“胶卷”就是“图像传感器”，它是数码相机中不用更换的“胶卷”，而且是与相机一体，是数码相机的心脏。它是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。它的类型有两种：CCD芯片(电荷耦合器件)与CMOS芯片（互补金属氧化物半导体）。下面这幅图展示了CCD/CMOS的组成结构图：

其第一层为：微型镜片；第二层为：分色滤色片；第三层为：感光层。它的工作原理：

1.景物反射的光线通过相机的镜头透射到CCD的微型镜片上,并通过分色滤色片进行分色补色；

2.此时CCD曝光，第三层感光层上的光电二极管受到光线的激发释放出电荷，电信号便由此产生。

3. CCD控制芯片利用它上面的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。

4.经过放大和滤波后的电信号被送到A/D，由A/D将电信号（此时为模拟信号）转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度即电压的高低成正比。这些数值其实就是图像的数据了。

5.不过单依靠第4步所得到的图像数据还不能直接生成图像，还要输出到数字信号处理器（DSP）。在DSP中，这些图像数据被进行色彩校正、白平衡处理（视用户在相机中的设定而定）等后期处理，编码为相机所支持的图像格式、分辨率等数据格式，然后才会被存储为图像文件。

6.最后，图像文件就被写入到存储器上（内置或外置存储器）或者直接通过USB接口输出到电脑的显示器上。

图像传感器是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光元件的发展道路。图像传感器的诞生，巨大的改变了整个相机行业的发展。

数码相机的出现正式标志着相机产业向数字化新纪元的跨越式发展，人们的影像生活也由此得到了彻底改变。经过几十年的不断发展，数码产业早已走出了自己的幼年，外观设计更趋成熟，操作功能日渐强大，并且随着制造成本的进一步降低，这类产品的发展已经显露出了不可限量的发展苗头。总体来看，数码产业几十年的发展历程一直秉承了"更高、更快、更强、更加人性化"的发展脉络，正是在制造厂商的不懈努力之下，今天的数码相机市场才会变得如此繁荣和美丽。人们在享受科技所带来的便利的同时，仍会不由得念起数码相机诞生之初所走过的坎坷道路，对这一产业产生重大影响的一些经典机型至今依然让人难以忘却。

     高瑞霞

                                          2015.03.16