作者：The Imaging Source Europe GmbH OzwJ 52  
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很多數(shù)字相機采用電荷耦合器件（CCD）作為其感光元器件。CCD 的原理很簡單：我們可以把它想象成一個沒有蓋子的芯片，上面整齊地排列著很多小的感光單元，光線中的光子撞擊每個單元后，在這些單元中會產(chǎn)生電子（光電效應(yīng)），而且光子的數(shù)目與電子的數(shù)目互成比例。但在這一過程中，光子的波長并沒有被轉(zhuǎn)換為任何形式的電信號，換言之，CCD 裸芯片實際上都沒有把色彩信息轉(zhuǎn)換為任何形式的電信號。那么采用 CCD 作為感光元件的彩色數(shù)字相機是如何生產(chǎn)彩色圖像的？其圖像存在哪些優(yōu)缺點？本文將回答這個問題。 :Zx|=  
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1. 單色相機 ]:b52Z  
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我們首先從相對簡單的黑白數(shù)字相機入手。 5+;Mc[V3-  
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如圖所示，物體在有光線照射到它時將會產(chǎn)生反射，這些反射光線進入鏡頭光圈照射在CCD芯片上，在各個單元中生成電子。 ,.}%\GhY  
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曝光結(jié)束后，這些電子被從 CCD 芯片中讀出，并由相機內(nèi)部的微處理器進行初步處理。此時由該微處理器輸出的就是一幅數(shù)字圖像了。 }WaZ+Mdg\  
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2. 3 CCD 彩色相機 MtaGv#mJ  
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CCD 芯片按比例將一定數(shù)量的光子轉(zhuǎn)換為一定數(shù)量的電子，但光子的波長，也就是光線的顏色，卻沒有在這一過程中被轉(zhuǎn)換為任何形式的電信號，因此 CCD 實際上是無法區(qū)分顏色的。 MkL2I+*  
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在這種情況下，如果我們希望使用 CCD 作為相機感光芯片，并輸出紅、綠、藍三色分量，就可以采用一個分光棱鏡和三個 CCD，如圖所示。棱鏡將光線中的紅、綠、藍三個基本色分開，使其分別投射在一個 CCD 上。這樣以來，每個 CCD 就只對一種基本色分量感光。 y_w  <3  
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這種解決方案在實際應(yīng)用中的效果非常好，但它的最大缺點就在于，采用3個 CCD + 棱鏡的搭配必然導(dǎo)致價格昂貴。因此科研人員在很多年前就開始研發(fā)只使用一個 CCD 芯片也能輸出各種彩色分量的相機。 %ut8/T  
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3. 單 CCD 彩色相機 *OznZIn  
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(1) 成像原理