Question

CCD的成像系统中的像元数与哪些因素有关

Answer 1

对于数码相机来说，影像感光元件CCD成像的因素主要有两个方面：一是CCD的面积；二是CCD的色彩位。
感光元件CCD面积越大，成像较大，相同条件下，能记录更多的图像细节，各像素间的干扰也小，成像质量越好。但随着数码相机向时尚小巧化的方向发展，感光元件的面积也只能是越来越小。
除了面积之外，感光元件还有一个重要指标，就是色彩深度，也就是色彩位，就是用多少位的二进制数字来记录三种原色。非专业型数码相机的感光元件一般是24位的，高档点的采样时是30位，而记录时仍然是24位，专业型数码相机的成像器件至少是36位的，据说已经有了48位的CCD。对于24位的器件而言，感光单元能记录的光亮度值最多有2^8=256级，每一种原色用一个8位的二进制数字来表示，最多能记录的色彩是256x256x256约16,77万种。对于36位的器件而言，感光单元能记录的光亮度值最多有2^12=4096级，每一种原色用一个12位的二进制数字来表示，最多能记录的色彩是4096x4096x4096约68.7亿种。
举例来说，如果某一被摄体，最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍，用使用24位感光元件的数码相机来拍摄的话，如果按低光部位曝光，则凡是亮度高于256倍的部位，均曝光过度，层次损失，形成亮斑，如果按高光部位来曝光，则某一亮度以下的部位全部曝光不足，如果用使用了36位感光元件的专业数码相机，就不会有这样的问题。

Answer 2

cmos图像传感器在1999年的市场份额是7.2%，而这个数字在2004年则上升到了50%。
可以说cmos取代ccd只是个时间问题。
ccd优点
1）因为没有cmos图像传感器的外围电路，ccd的每个像素面积小，可以达到更高的
像素密度。如目前已有9216x9216的ccd传感器。
2）ccd可以达到接近~100%的填充系数(fill
factor)。也就是入射光可以更有效的
转化为电信号。而cmos常常采用微透镜来弥补这方面的缺陷。
3）因为每个像素的结构简单，产生噪音的环节就更少，所以通常可以达到很低的噪音。
如暗电流通常在2~50pa/cm2,而cmos常在50~100pa/cm2。
其缺点在于
1）ccd的集成度低，需要外围放大器，a/d转换等辅助器件。
2）anti-blooming性能较差，即每个像素对周围像素的影响较大。
3）成本率低，一个坏像素可能导致整行甚至整个传感器无法正常工作。
4）数据读出速度慢。
5）当像素数目达到一定规模后，时钟信号线的负载电容迅速增加，为解决这个问题而
常采取的升高时钟信号电平值的方法则导致暗电流的增加。