圖像傳感器已經滲透到人類生活中的各個領域。首先,人眼敏感的光譜范圍相對局限,對于非可見光范圍內的光信息接收,需要借助圖像傳感器完成; 其次,人眼所能分辨的物體的極限物理尺寸遠大于微觀尺度,故對于各種物理化學的微觀變化的研究須借助圖像傳感器成像; 再次,對于人類暫時無法到達的空間的研究,也需要借助圖像傳感器來進行; 最后,日常生活當中,圖像傳感器還能進行超高速監控,并且記錄影像。基于上述原因,圖像傳感器一經發明便在消費類電子、視頻監控、航空航天、工業、醫療、軍事等多個領域得到了廣泛應用,并且日益成為人類活動所依賴的重要工具。
根據光信號的感知和讀出方式不同,圖像傳感器可以分為CCD和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)兩類。CCD圖像傳感器由于采用了獨特的工藝技術,其具有弱光照條件下效果好、信噪比高、色彩還原能力強等優點,從而主導了圖像傳感器感光元件領域近30年。CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor,CIS)是在進入20世紀90年代后,由于對低成本成像系統的消費需求激增而開始興起的另一類圖像傳感器。CIS采用半導體電路最常用的CMOS工藝,具有集成度高、功耗小、響應速度快等優勢。隨著CMOS工藝的不斷進步,CIS已經取代了CCD圖像傳感器的市場主流地位。2014年,CIS芯片出貨量超過35億顆。
隨著圖像傳感器技術持續發展,相關著作不斷涌現,本書原著即為其中之一。本書以大眾所熟悉的數碼單反相機的發展歷史為出發點,闡述了相機中的鏡頭、感光器件和圖像處理電路等硬件的結構及原理,詳細介紹了圖像處理算法以及相機成像質量評價的相關基礎知識,是一本不可多得的、相對全面的圖像傳感技術領域專著。本書原作者及合作者均是圖像傳感領域的資深從業者,相信他們的經驗將為國內相關領域的從業者提供很好的借鑒。
《數碼相機中的圖像傳感器和信號處理》譯者及課題組自2001年起開展CMOS圖像傳感器芯片研究,先后承擔了多項CMOS圖像傳感器和視覺信號處理芯片等領域的國家科研項目,具有扎實的理論功底和豐富的實踐經驗,這為本書的翻譯工作打下了良好的基礎。
作者:(日)中村淳 譯者:徐江濤 譯者:高靜 譯者:聶凱明
中村淳,在1979年和1981年于東京工業大學分別獲得電子工程的學士學位和碩士學位,并在2000年于東京大學獲電子工程的博士學位。1981年加入了奧林巴斯光學株式會社,在光學圖像處理部門工作兩年后,他轉到了有源像素傳感器部門。從1993年9月到1996年10月,他作為杰出訪問學者在加州理工學院的美國宇航局噴氣推進實驗室工作。2000年,他加入加州帕薩迪納的Photobit公司,領導了若干客制傳感器的研發。從2001年11月開始,他在鎂光日本分公司(Micron Japan,Ltd)的日本成像設計中心工作,并且是一名Micron Fellow。Nakamura博士擔任1995年、1999年和2005年IEEE的 ChargeCoupled Devices and Advanced Image Sensors專題討論會的技術程序主席,并且在2002年和2003年擔任IEDM 的Detectors,Sensors and Displays小組委員會的成員。他是IEEE的高級成員,也是Institute of Image Information and Television Engineers of Japan的會員。