Как работает цифровая камера

Цифровая камера во многом похожа на традиционный пленочный фотоаппарат. Она имеет такую же оптическую систему. Но свет, проходящий через объектив, попадает не на светочувствительную пленку, а на специальную светочувствительную CCD-матрицу (CCD - Charge Coupled Device - Прибор с зарядовой связью (ПЗС), состоящую из миллионов электронных датчиков, фиксирующих изображение (рис.020).

CCD-матрица представляет собой фоточувствительный, размером с почтовую марку кристалл полупроводника и служит для преобразования воспринимаемого изображения в пиксели — элементы изображения (рис.021). ПЗС содержат сотни тысяч или даже миллионы резисторов, или элементов выборки. Чем больше элементов-ячеек в ПЗС, тем выше разрешение и качество изображения. При открывании затвора цифровой фотокамеры свет, попадая на ячейки ПЗС, приводит к образованию электрического заряда; чем больше света, тем больше ток. В темных местах заряд не образуется. Аналого-цифровой преобразователь заменяет электрические заряды цифровой информацией. Для получения цветного изображения оно пропускается через многослойный набор, содержащий красный, синий и зеленый светофильтры. После этого свет попадает на элементы ПЗС, которые чувствительны к красному, синему или зеленому цвету. Эта комбинация элементов и образует полноцветное изображение. Точно такие же приборы с зарядовой связью используются в сканерах, факсимильных аппаратах и видеокамерах. Но в отличие от планшетного сканера, ПЗС цифрового фотоаппарата захватывает сразу все изображение.

В некоторых моделях цифровых фотоаппаратов (продвинутые зеркалки), например Sony Alpha DSLR-A700 (рис.022), Canon EOS 5D, вместо ПЗС используются КМОП-датчики (CMOS-датчики). КМОП - комплиментарные структуры металл-окисел-полупроводник (рис.023). Они выполняют функцию регистрации попадания луча света на каждый из сотен тысяч элементов выборки. В кристаллах КМОП можно реализовать множество других функций, таких, как аналого-цифровое преобразование, обработка загружаемого сигнала, управление балансом белого и др. Они значительно дешевле и проще в изготовлении и потребляют меньше энергии.

Зафиксированное на CCD-матрице или КМОП-датчиках изображение сохраняется в памяти и уже через несколько секунд после съемки его можно увидеть на жидкокристаллическом дисплее, которым снабжается большинство камер.