㈠ CCD圖像感測器的發展歷程
CCD圖像感測器的發明,實際上是應用愛因斯坦有關光電效應理論的結果,即光照射到某些物質上,能夠引起物質的電性質發生變化。但是從理論到實踐,道路卻並不平坦。科學家遇到的最大挑戰,在於如何在很短的時間內,將每一個點上因為光照而產生改變的大量電信號採集並且辨別出來。經過多次試驗,博伊爾和史密斯終於解決了上述難題。他們採用一種高感光度的半導體材料,將光線照射導致的電信號變化轉換成數字信號,使得其高效存儲、編輯、傳輸都成為可能。簡單地說,CCD圖像感測器就像是膠片一樣,有了它,人們就再不用耗時費力地去沖洗膠片了。
㈡ 數碼相機的發明者是誰
數碼相機發展進程大史記
2005.07.28 11:27:08
照相機自1839年由法國人發明以來,已經走過了將近200年的發展道路。在這200年裡,照相機走過了從黑白到彩色,從純光學、機械架構演變為光學、機械、電子三位一體,從傳統銀鹽膠片發展到今天的以數字存儲器作為記錄媒介。笑看浮雲遮望眼,瞬間滄海變桑田,數碼相機的出現正式標志著相機產業向數字化新紀元的跨越式發展,人們的影像生活也由此得到了徹底改變。
自從1969年10月17日,美國貝爾研究所的鮑爾和史密斯宣布發明「CCD」(電荷耦合元件)以來,這種感光元件在經過進一步完善之後,終於在今天得到了廣泛應用。4色CCD、SUPER CCD等最新改良版不斷涌現,像素數早已跨越了千萬像素,而成像效果卻也已臻於完美。
經過十幾年的不斷發展,DC產業早已走出了自己的幼年,外觀設計更趨成熟,操作功能日漸強大,並且隨著製造成本的進一步降低,這類產品的發展已經顯露出了不可限量的發展苗頭。
總體來看,DC產業十幾年的發展歷程一直秉承了「更高、更快、更強、更加人性化」的發展脈絡,正是在製造廠商的不懈努力之下,今天的數碼相機市場才會變得如此繁榮和美麗。人們在享受科技所帶來的便利的同時,仍會不由得念起數碼相機誕生之初所走過的坎坷道路,對這一產業產生重大影響的一些經典機型至今依然讓人難以忘卻。
寒武紀-生命大爆發
許多生命突然出現在寒武紀,整個地球一夜間就變得多姿多彩,充滿生命氣息,考古學家對其原因至今未能給出明確答案。80年代無異於數碼相機產業的寒武紀,在不足十年的時光里,數碼相機快速脫離了襁褓並逐漸學會了蹣跚邁步,盡管那時的解析度依然十分低下,但眾多廠商的參與卻讓這一產業慢慢充滿了勃勃生機。
索尼馬維卡(MABIKA)——全球第一台不用感光膠片的電子相機
1973年11月,索尼公司正式開始了「電子眼」CCD的研究工作,在不斷技術積累的基礎上它於1981年推出了全球第一台不用感光膠片的電子相機——靜態視頻「馬維卡(MABIKA)」。該相機使用了10 mm×12 mm的CCD薄片,解析度僅為570× 490(27.9萬)像素,首次將光信號改為電子信號傳輸。
緊隨其後,松下、COPAL、富士、佳能、尼康等公司也紛紛開始了電子相機的研製工作,並於1984-1986年相繼推出了自己的原型電子相機,生命大爆發就此開始。
索尼MYC-A7AF——第一次讓數碼相機具備了純物理操作方法
在DC產業發展史上具有里程碑意義的第二款相機同樣出於索尼之手,由此可見,該公司今天所取得的市場地位絕非「浪得虛名」。1986年索尼發布了MYC-A7AF,第一次讓數碼相機具備了純物理操作方法,能夠在2英寸碟片上記錄靜止圖像,像素解析度也已擴展到了38萬像素。卡西歐VS-101——首台CMOS感光器件電子相機
1987年,卡西歐首先在市場上發售使用了CMOS感光器件的VS-101電子相機,盡管解析度僅能達到28萬像素,但這對於DC產業的意義非常重大。
就今天來看,CMOS與CCD在數碼相機感光器件正統方面的爭奪早已塵埃落定,CMOS除了在今天的佳能高端相機上還被廣泛應用之外,其他廠商均已把CCD當作了自己產品的主導方向。不容否認,CMOS所具有的全幅面、低能耗等優勢的確非常吸引人,但動態范圍低的弊病卻不能不讓人們對它「敬而遠之」。
佳能RC-760-----首台60萬像素機型
想要獲得接近於傳統相機的拍攝效果,提升CCD像素解析度算得上最根本的解決途徑,但在數碼相機誕生的初期,想要在像素上更上一層樓卻又談何容易。幾年間,廠商們一直在30萬像素的水平上艱難徘徊,直到1988年才由佳能公司推出了60萬像素的機型RC-760。
這台電子相機使用了2/3英寸60萬像素CCD,外觀在今天來看略顯呆板,不過這可是那個年代最高像素的機器,售價比今天的一輛小車還貴。
白堊紀-恐龍兇猛
生命經過漫長的進化和演變,終於在白堊紀誕生了更高級的生命形式,世界也就一下子變得更加熱鬧起來了。80年代不斷的技術積累終於為我們迎來了90年代數碼相機產業的真正繁榮,從此之後,數碼相機確立了其基本的生存模式。
柯達DCS 100——首次在世界上確立了數碼相機的一般模式
1990年,柯達推出了DCS100電子相機,首次在世界上確立了數碼相機的一般模式,從此之後,這一模式成為了業內標准。
對於專業攝影師們來說,如果一台新機器有著他們熟悉的機身和操控模式,上手無疑會變得更加簡單。為了迎合這一消費心理,柯達公司為DCS100應用了在當時眾所周知的尼康F3機身,內部功能除了對焦屏和卷片馬達作了較大改動,所有功能均與F3一般無二,並且兼容大多數尼康鏡頭,真可謂考慮周詳。
這台數碼單反使用了擁有140萬像素的20.5 x 16.4mm CCD,光變倍數1.8X,但限於當時的技術水平並未給它配備內置存儲器,只能連同一個笨重的外置存儲單元(DSU)使用。DSU跟今天的相機底座差不多,以電池作為驅動能源,內置200MB存儲器,可以存放150張未經壓縮的RAW照片。
取景模式跟今天的機器比起來也是非常原始的,拍攝者可以使用相機上的光學取景器或DSU上的4英寸LCD液晶屏取景,盡管不太方便,但在當時可是非常高檔的了。這台機器那時的售價相當於今天的22.5萬人民幣,真是貴得離譜啊。
在DCS100獲得成功之後,柯達又在1992年推出了DCS100後續機型DCS200,它終於擺脫的DSU的累贅,存儲器被安置在了機身內部,這樣一來帶著出門拍攝也就變得非常愜意了。
尼康/富士E2/E2s——尼康、富士兩巨頭聯手的數碼單反
無論柯達還是佳能,在早期的產品設計中都無不沿用了原來傳統相機的膠片機身,盡管這能讓專業攝影師們感受到產品的親和力,但產品一多也就難免會讓人產生乏味的感覺。1995年,尼康、富士兩巨頭聯手推出了全新設計的E2/E2s,它不再照搬老掉牙的傳統機身,採用了一體化設計風格,從而很容易就能讓人產生耳目一新的感覺。
這台數碼單反的解析度僅有130萬像素,跟同時代的柯達DCS460所擁有的600萬像素相比有著天壤之別。E2/E2s最特別之處在於採用了尼康新開發的ROS光學系統,通過一組光學元件將光線投射到面積小於35mm膠片的CCD上,在這個基礎上鏡頭的視角可以保持不變,但限於有效光圈嚴重縮水,成像質量受到了較大影響。
一體化設計讓這台機器的外觀看起來更加簡潔,但內部結構的復雜卻不可避免地造成了外觀體積的膨脹,總重量也呈現出了失控的跡象。這台機器為尼康的數碼單反研發積累了很多經驗,在它上市四年之後,尼康就推出了具有劃時代意義的D1,數碼相機產業的白堊紀時代也就被徹底結束了。
侏羅紀-凶險叢林
侏羅紀的生物門類已經非常齊全了,那裡有著溫和柔順的食草恐龍,有著活潑好動的白臉猴,還有著十分兇殘的霸王龍,每個動物像要在這個世界上生存就要想方設法變得更加強大一些,只有這樣才能在這片弱肉強食的叢林過的輕松舒服。
尼康D1——尼康首台自行研製的數碼單反
1999年6月,尼康終於推出了該公司首部自行研製的數碼單反-D1,憑借遠低於柯達DCS系列相機的售價開創了數碼單反民用化的新時代。
這款數碼單反所採用的機身是在傳統相機F5基礎上經過改裝完成的,依然保持了極具魅力的專業氣質。它內置274萬像素CCD,ISO感光度200-1600,採用CF卡/IBM微硬碟作為存儲介質,支持的文件格式包括JPEG、TIFF、RAW 三種,售價5580美元,在今天來看仍然顯得昂貴。
佳能EOS 1D——佳能的數碼單發神話
長期以來,在像素解析度爭奪的同時,廠商們在拍攝速度上的競爭同樣如火如荼。為了徹底超越尼康D1所營造的神話,佳能在2001年9月推出了專用於快速拍攝用途的EOS 1D,從而在速度和技術指標上全面壓過了尼康D1,成就了DC產業新一代傳奇。
這款數碼單反擁有400萬像素解析度,ISO感光度100-1600,也採用CF卡/IBM微硬碟作為存儲介質,售價在7000美元左右。
奧林巴斯E-1——4/3系統代表作
正像早期的筆記本廠商一樣,為了給對手製造最大的趕超麻煩,數碼單反廠商在進行產品設計時都要刻意做到避免與對手的產品兼容,這樣一來,任何品牌的數碼相機組件都無法通用,在組件損壞之後用戶只能購買同一品牌的產品替換,廠商們由此便獲得了利潤最大化。
今天的筆記本早已做到了相互兼容,這可以說是電腦廠商日漸開明的表現,而數碼相機產業的變革卻也在悄悄進行。2003年12月,奧林巴斯發布了與柯達、富士兩家公司聯合研發的採用「4/3系統」的E-1。
4/3系統規定了CCD感光器件的面積,CCD與鏡頭之間的距離以及鏡頭的直徑,因此,凡是採用這一系統的數碼單反都能輕松做到鏡頭的相互兼容,這在以前的產品中絕對是不可想像的。
E-1採用了500萬像素CCD,ISO感光度范圍100-800,使用CF卡作為存儲介質,支持JPEG、RAW、TIFF 文件格式。發布之初的售價高達16000元人民幣。
佳能EOS 300D——一代平民數碼單反王
數碼單反功能強大,拍攝畫質美輪美奐,但高昂售價卻是其無法走近平民百姓的最大障礙。為了順利完成數碼單反的普及歷程,廠商們總是在挖空心思尋找降低成本的途徑,正是在他們的不懈努力下,一批價格合理的平民化數碼單反才終於浮出了水面,而佳能E0S 300D無疑算得上這一進程的先行者。
2003年8月,佳能推出了採用塑料機身的EOS 300D,它整合了前輩EOS-10D慣用的CMOS感光器件,售價首次低於1000美元,從而徹底改變了數碼相機市場原有的競爭格局。
這款相機採用630萬像素CCD,ISO感光度100-1600,使用CF卡作為存儲介質。外觀設計應用了銀、灰、黑三色,整體給人的感覺還算不錯。
寫在最後
生命的演化永不停滯,而DC產業的發展卻也永無盡頭。在像素解析度節節攀升的前提下,今天的數碼相機廠商早已不再把這項指標作為提升產品競爭力的唯一手段,讓自己的產品更加好用、易用,更加具有人性化和親和力,這早已成為他們進行產品設計的最新共識。
㈢ 數碼相機是誰發明的
數碼相機的歷史可以追溯到上個世紀四五十年代,1951年賓·克羅司比實驗室發明了錄像機(VTR),這種新機器可以將電視轉播中的電流脈沖記錄到磁帶上。到了1956年,錄像機開始大量生產。它被視為電子成像技術產生。
二十世紀六十年代美國宇航局(NASA)在宇航員被派往月球之前,宇航局必須對月球表面進行勘測。然而工程師們發現,由探測器傳送回來的模擬信號被夾雜在宇宙里其它的射線之中,顯得十分微弱,地面上的接收器無法將信號轉變成清晰的圖像。於是工程師們不得不另想辦法。在這之後,數碼圖像技術發展得更快,主要歸功於冷戰期間的科技競爭。而這些技術也主要應用於軍事領域,大多數的間諜衛星都使用數碼圖像科技。
早在20世紀60年代,就開始了「CCD晶元」的研究與開發,1969年,貝爾實驗室的George Smith和Willard Boyle將可視電話和半導體泡存儲技術結合,設計了可以數碼相機沿半導體表面傳導電荷的「電荷『泡』器」(Charge 「Bubble」 Devices),率先發明了CCD器件的原型。
當時發明CCD的目的是改進存儲技術,元件本身也被當作單純的存儲器使用。隨後人們認識到,CCD可以利用光電效應來拍攝並存儲圖象。
㈣ 照相機誰發明
1839年,法國的達蓋爾製成了第一台實用的銀版照相機,它是由兩個木箱組成,把一個回木箱答插入另一個木箱中進行調焦,用鏡頭蓋作為快門,來控制長達三十分鍾的曝光時間,能拍攝出清晰的圖像。
(4)ccd發明人擴展閱讀:
照相機主要元件包括:成像元件、暗室、成像介質與成像控制結構。
1、成像元件
通常是由光學玻璃製成的透鏡組,稱之為鏡頭。小孔、電磁線圈等在特定的設備上都起到了「鏡頭」的作用。
2、成像介質
負責捕捉和記錄影像。包括底片、CCD、CMOS等。
3、暗室
為鏡頭與成像介質之間提供一個連接並保護成像介質不受干擾。
4、控制結構
可以改變成像或記錄影像的方式以影像最終的成像效果。光圈、快門、聚焦控制等。
㈤ 發明相機的人是誰
1 法國 尼埃普斯
2 美國 賽尚 (柯達實驗室)
3 單鏡頭反光式
㈥ 掃描儀是誰發明的
1884年,德國工程師抄尼普科夫(Paul Gottlieb Nipkow)利用硒光電池發明了一種機械掃描裝置,這種裝置在後來的早期電視系統中得到了應用,到1939年機械掃描系統被淘汰。雖然跟後來100多年後利用計算機來操作的掃描儀沒有必然的聯系,但從歷史的角度來說這算是人類歷史上最早使用的掃描技術。
掃描儀是19世紀80年代中期才出現的光機電一體化產品,它由掃描頭、控制電路和機械部件組成。採取逐行掃描,得到的數字信號以點陣的形式保存,再使用文件編輯軟體將它編輯成標准格式的文本儲存在磁碟上。
㈦ CCD圖像感測器的發明
伴隨著數碼相機、帶有攝像頭的手機等電子設備風靡全球,人類已經進入了全民數碼影像的時代,每一個人都可以隨時、隨地、隨意地用影像記錄每一瞬間。帶領我們進入如此五彩斑斕世界的,就是美國科學家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯發明的CCD(電荷耦合器件)圖像感測器。
百多年來,伴隨著暗箱、鏡頭和感光材料製作不斷取得突破,以及精密機械、化學技術的發展,照相機的功能越來越強大,使用越來越方便。但是,直到幾十年前,人們依然只能將影像記錄在膠片上。拍攝影像慢慢普及,但即時欣賞、分享、傳遞影像還非常困難。1969年,博伊爾和史密斯極富創意地發明了一種半導體裝置,可以把光學影像轉化為數字信號,這一裝置,就是CCD圖像感測器。
㈧ 掃描儀的發明人
1969年美國貝爾實驗室發明CCD(Charge Coupled Device,電荷藕合器件),與電腦晶片CMOS技術相似目前市場上的普及型掃描儀按光電轉換元件的不同,可分為CCD(Charge Coupled Device,光電偶合感應器)掃描儀和CIS(Contact Image Sensor,接觸式圖像掃描)掃描儀。
前者通過鏡頭聚焦到CCD上,將光信號轉換成電信號成像,後者緊貼掃描稿件表面進行接觸式的掃描。
比較兩種掃描方式,可以看到作為接觸式掃描器件CIS景深較小,對實物及凹凸不平的原稿掃描效果較差。CCD掃描儀通過鏡頭聚焦到CCD上直接感光,因此它的景深較CIS掃描儀要大的多,可以十分方便的進行實物掃描。雖然以前很多人認為CIS掃描儀可以做得非常小巧,CCD掃描儀一般顯得比較厚重,但是現在一些廠商推出的超薄型 CCD掃描儀改變了這一狀況,使得原先CIS掃描儀僅有的優勢又減弱了許多。
CCD掃描儀占據了絕對優勢的市場地位,而CIS掃描儀技術突破難度較大,除了在移動應用市場上還有少許空間外,已無其他立足之地,並且會面臨來自CCD掃描儀更大的壓力。
完成光電轉換的部件是感光器件,它是掃描儀的核心,其光電轉換特性,如光譜響應、光的穩定性、靈敏度、雜訊等,對圖像信息的傳送是很重要的。
目前掃描儀所使用的感光器件主要有電荷耦合器件(CCD)、接觸式圖像感測器(CIS)、光電倍增管(PMT)。
電荷耦合器件CCD
1969年美國貝爾實驗室發明CCD(Charge Coupled Device,電荷藕合器件),與電腦晶片CMOS技術相似,也可作電腦記憶體及邏輯運作晶片。CCD最突出的特點是以電荷作為信號,其基本功能是電荷存儲和電荷轉移。因此,CCD的工作過程主要是電荷的產生、存儲、傳輸和檢測。CCD的體積小、造價低,所以廣泛應用於掃描儀。
電荷耦合器件CCD有兩種,即半導體隔離CCD和硅氧化物隔離CCD,它們是通過在一片硅單晶上集成了數千到上萬個三極體構成的,這些三極體分為三列.分別用紅綠藍三色濾色鏡罩住。三極體受到光照後會產生電流,把這些電流排序處理再經放大輸出,就實現了光信號和電信號的相互轉換。兩種類型的CCD比較,硅氧化物隔離CCD比半導體隔離CCD好.因為半導體隔離CCD在三極體間用PN結的電阻來絕緣,臨近三極體間會因為隔離電阻較小出現漏電現象,使感光單元所產生的信號相互干擾,導致光電轉換時精確度降低。用硅氧化物隔離會大大減小漏電現象,因為硅氧化物(主要是二氧化硅)是絕緣體,能更准確地實現光電轉換而減少損失。
掃描儀中感光器件CCD是一種比較成熟的技術,其成本較低,成像質量卻越來越高,有些甚至可以與滾筒掃描儀中使用的光電倍增管相媲美,具有極高的性價比。這種掃描技術由於在物體表面成像,具有一定的景深,在掃描凹凸不平的物體時,能夠實現一定程度的三維效果。並且採用硅單晶技術的CCD對周圍環境溫度的要求較低,適應的范圍較廣。
接觸式圖像感測器CIS
1998年一種基於CMOS技術的接觸式圖像感測器CIS (Contact Image Sensor)也誕生了。CIS掃描儀將光源、聚焦鏡片及感應器一同固定於一個外罩內,不須調節、預熱,所以比CCD掃描儀起動快。CIS掃描儀體積比CCD掃描儀更小,而製造成本也更低。
實際上,接觸式圖像感測器CIS技術與CCD技術幾乎是同時誕生的。早期它的光學解析度最高只能達到200dpi,曾廣泛用在低檔手持式黑白掃描儀上。但是與CCD比較,它的雜訊大,動態范圍小,掃描精度低,因此很快就從掃描儀市場上銷聲匿跡了,之後只能在傳真機上看到它的影子。1998年後,國際掃描儀市場的競爭非常激烈,持續不斷的降價使得不少生產廠商嚴重虧損,於是有些廠家開始另闢捷徑,重新搬出了CIS接觸式感光器件,並經過改進,使其解析度達到了600dpi,然後以新技術的名義推向市場,再加上其生產成本只有CCD的三分之一,所以採用CIS 的平台式掃描儀開始涌現出來。
CIS感光器件一般使用製造光敏電阻的硫化鎘作感光材料。硫化鎘光敏電阻本身漏電大,各感光單元之間干擾大,嚴重影響清晰度,這是該類產品掃描精度不高的主要原因。它不能使用冷陰極燈管而只能使用LED發光二極體陣列作為光源,這種光源無論在光色還是在光線的均勻度上都比較差,導致掃描儀的色彩還原能力較低。LED陣列由數百個發光二極體組成,一旦有一個損壞就意味著整個陣列報廢,因此這種類型產品的壽命比較短。CIS無法使用鏡頭成像,只能依靠貼近目標來識別,沒有景深,不能掃描實物,只適用於掃描文稿。CIS對周圍環境溫度的變化比較敏感,因此對工作環境的溫度有一定的要求,環境溫度的變化對掃描結果有明顯的影響。
雖然有以上種種不足,但是早期CIS型掃描儀也有一個CCD型掃描儀無法比擬的優點,那就是重量很輕,體積特別小,可以使產品做得很薄。市場上早期流行的超薄型掃描儀大多都是採用CIS感光器件。但是隨著技術的發展,超薄型CCD掃描儀已經開始走向市場,使CIS掃描儀正在逐漸失去僅有的優勢。
光電倍增管PMT(Photo Multiplier Tube)
在各種感光器件中,光電倍增管是性能最好的一種,無論在靈敏度、雜訊系數還是動態范圍上,都遙遙領先於其他感光器件,而且它的輸出信號在相當大范圍內保持著高度的線性輸出,使輸出信號幾乎不用做任何修正就可以獲得准確的色彩還原。有了良好的線性輸出,那麼良好的色彩還原能力就有了保證,這在專業領域是非常重要的一項能力。
光電倍增管實際是一種電子管,由光電陰極和一系列的二次電子發射體做成的倍增電極以及陽極組成的。其感光材料主要是由金屬銫的氧化物及其他一些活潑金屬(一般是鑭系金屬)的氧化物共同構成。這些感光材料在光線的照射下能夠發射電子,經柵極加速後沖擊陽電極,最後形成電流,再經過掃描儀的控制晶元進行轉換,就生成了物體的圖像。
由於它具有固定的高電流增益和低雜訊的特性,因此是最靈敏的一種光檢測器。在所有的掃描技術中,光電倍增管是性能最為優秀的一種,其靈敏度、雜訊系數、動態密度范圍等關鍵性指標遠遠超過了CCD及CIS等感光器件。同樣,這種感光材料幾乎不受溫度的影響.可以在任何環境中工作。但是這種掃描儀的成本極高,一般只用在專業的滾筒式掃描儀上。