第118章 原理，青史留名？
第118章 原理，青史留名？
回到辦公室，徐衛國想了想，又拿起電話打了出去。
「喂，請給我接***！」
等了不久，電話接通了，徐衛國說道：「我是徐衛國，是*首長嗎？」
首長：「是我。小徐，五院的同志你見到了吧？」
徐衛國：「首長好！————五院的同志我見到了，文件我也看了，我向您保證，一定按時完成任務。」
首長：「呵呵，好，我相信你們的本事。你給我打電話有什麼事？」
徐衛國：「是這樣，我想問您，咱們現在有沒有研製偵察衛星的計劃？」
首長：「偵察衛星？————有！由滬市機電設計院負責，項目剛剛批准。你有什麼建議嗎？」
徐衛國：「是不是那種返回式衛星？靠空投膠捲來查看偵察結果？」
首長：「對啊，現在全世界的偵察衛星好像都是這樣吧？」
徐衛國：「確實是這樣，但我們最近有了個新設想，準備研製一種不靠傳統相機，而靠圖像傳感器拍攝圖像的新式設備。這種設備也能拍攝高清晰度圖片，重點是它不需要膠捲，可以把拍攝的圖像以數據的形式實時傳送到地面。」
首長：「嗯？不靠相機怎麼拍攝圖像？」
徐衛國：「它本質上也是一種集成電路，利用了光電效應，能把光線轉化為電荷，然後讀取出來。反正原理挺複雜的，幾句話跟您解釋不清。
我已經讓人對這種技術進行驗證了，如果成功的話，這種設備不僅能用到衛星上，還能製作新式相機，一種不需要膠捲的相機。到時候很可能徹底顛覆相機市場！」
首長：「那這種相機的解析度怎麼樣？放到衛星上，能拍清楚地面嗎？」
徐衛國：「理論解析度極限很高，比膠捲相機更高，如果用到衛星上，是完全能拍清楚地面的。」
首長：「那這樣的話，你覺得那種返回式衛星，還有研製的必要嗎？」
徐衛國：「這要看研製周期了，不知道他們要多久，我這邊有信心五年內完成研發。不過如果資金充裕的話，雙保險也是個不錯的選擇。」
首長：「嗯。————這樣吧，你儘快寫一份詳細的技術分析報告交給我。」
徐衛國：「好！」
錢錦的團隊很快就建立了起來，人不多，算上他只有六個人。畢竟，他們只是要做一個驗證裝置，還不到正式研究CCD相機的時候。
從工作原理來說，CCD也是一種集成電路，只是它上面只有電容，沒有電晶體之類的東西。
所以，這東西的製造方式跟普通晶片一樣，也要用到光刻機、蝕刻機，也要封裝，而且它不需要複雜的電路設計，只需要那些電容足夠整齊足夠密集就行了。
作為一種拍攝設備，CCD的一個電容通常就是一個像素，更高的像素通常情況有利於解析度提高。
從這個角度說，集成的電容數量越多，解析度也會越高？
不完全是！
電容數量跟解析度的關係會經歷一個，先正相關、後負相關的過程。
原因很簡單，CCD晶片的尺寸是被限制的，即使在後世，單塊寬度最大也就100毫米。
如果想容納更多電容，就得把電容做的更小更密，這個過程在前期是會持續提高解析度的。
但是，電容的尺寸縮小過程中，它能儲存的電荷量也會減少，少到一定程度就會導致兩個嚴重後果：靈敏度太低，噪點增加。
靈敏度降低，收集的電荷變少，圖像就會變暗，反而看不清楚了。
而在電荷減少，光信號變弱的同時，電路的背景噪聲是不變的，結果就是細節信號很容易被噪聲淹沒，同樣會導致圖像變得模糊不清。
所以，後世的數位相機跟手機，cCD電容數量最高也只有幾千萬個，像那些宣傳一兩億像素的，其實是靠算法實現的，而不是真正的物理原生像素。
至於衛星上的CCD相機，則要複雜的多，它跟數位相機的拍攝原理差別巨大。
後世的衛星相機通常由很多個CCD傳感器拼接而成，工作方式也不同，它不是方格陣列，而是由多行平行的線陣電容組成。
衛星在高速移動中，當它飛過目標上空，目標影像先落在第一行電容上（電容排列方向跟衛星飛行方向一致），電容收集光子產生電荷。接著在極短時間內，第一行收集的電荷被轉移到第二行。就在電荷轉移瞬間，目標影像因為衛星移動轉到了第二行位置，第二行電容也開始感光收集電荷，兩行的電荷疊加，接著共同轉移到第三行。
如此反覆疊加，有多少行電荷就疊加多少次，幾十次都很常見，因為疊加的電荷夠多，衛星甚至在夜間也能拍攝清晰圖像。
除了CCD傳感器本身，影響拍攝圖像解析度的因素中，還有一個極其重要，那就是鏡頭。
首先是鏡頭尺寸，根據衍射極限原理，鏡片直徑越大，理論角解析度越高，後世的偵察衛星鏡片直徑甚至能達到2—3米。
另外，鏡片加工精度、光學系統像差控制能力也是影響因素。
而在CCD傳感器跟鏡頭之外，圖像處理技術也很重要，主要是復原算法。
就現階段來說，徐衛國他們倒是不用考慮那麼多，畢竟他們的光刻機還只能製造幾十萬規模的集成電路，離臨界點還遠著呢！
至少在很長的時間裡，他們需要考慮的還是怎麼減小電容尺寸，提高密度。
此時已經臨近春節，但錢錦他們已經完全顧不上想那些了，乾脆帶著鋪蓋住在了實驗室。
他們已經意識到，如果第一個把這東西做出來，他們幾個人很可能會在科學史上留名！就像膠片相機發明時那樣。
因為有成熟的集成電路產業，錢錦他們的工作倒是很順利，趕在除夕之前做出了首塊CcD傳感器。
不過，一個完整的相機顯然需要更多東西，鏡頭、存儲數據的裝置、電池，這些都要整合到一塊。
除夕這天，889所已經放假了，但他們六人沒走，繼續鼓搗這東西。
這可是青史留名的機會。古今中外，又有幾個人能拒絕？
熬死都甘心！
回到辦公室，徐衛國想了想，又拿起電話打了出去。
「喂，請給我接***！」
等了不久，電話接通了，徐衛國說道：「我是徐衛國，是*首長嗎？」
首長：「是我。小徐，五院的同志你見到了吧？」
徐衛國：「首長好！————五院的同志我見到了，文件我也看了，我向您保證，一定按時完成任務。」
首長：「呵呵，好，我相信你們的本事。你給我打電話有什麼事？」
徐衛國：「是這樣，我想問您，咱們現在有沒有研製偵察衛星的計劃？」
首長：「偵察衛星？————有！由滬市機電設計院負責，項目剛剛批准。你有什麼建議嗎？」
徐衛國：「是不是那種返回式衛星？靠空投膠捲來查看偵察結果？」
首長：「對啊，現在全世界的偵察衛星好像都是這樣吧？」
徐衛國：「確實是這樣，但我們最近有了個新設想，準備研製一種不靠傳統相機，而靠圖像傳感器拍攝圖像的新式設備。這種設備也能拍攝高清晰度圖片，重點是它不需要膠捲，可以把拍攝的圖像以數據的形式實時傳送到地面。」
首長：「嗯？不靠相機怎麼拍攝圖像？」
徐衛國：「它本質上也是一種集成電路，利用了光電效應，能把光線轉化為電荷，然後讀取出來。反正原理挺複雜的，幾句話跟您解釋不清。
我已經讓人對這種技術進行驗證了，如果成功的話，這種設備不僅能用到衛星上，還能製作新式相機，一種不需要膠捲的相機。到時候很可能徹底顛覆相機市場！」
首長：「那這種相機的解析度怎麼樣？放到衛星上，能拍清楚地面嗎？」
徐衛國：「理論解析度極限很高，比膠捲相機更高，如果用到衛星上，是完全能拍清楚地面的。」
首長：「那這樣的話，你覺得那種返回式衛星，還有研製的必要嗎？」
徐衛國：「這要看研製周期了，不知道他們要多久，我這邊有信心五年內完成研發。不過如果資金充裕的話，雙保險也是個不錯的選擇。」
首長：「嗯。————這樣吧，你儘快寫一份詳細的技術分析報告交給我。」
徐衛國：「好！」
錢錦的團隊很快就建立了起來，人不多，算上他只有六個人。畢竟，他們只是要做一個驗證裝置，還不到正式研究CCD相機的時候。
從工作原理來說，CCD也是一種集成電路，只是它上面只有電容，沒有電晶體之類的東西。
所以，這東西的製造方式跟普通晶片一樣，也要用到光刻機、蝕刻機，也要封裝，而且它不需要複雜的電路設計，只需要那些電容足夠整齊足夠密集就行了。
作為一種拍攝設備，CCD的一個電容通常就是一個像素，更高的像素通常情況有利於解析度提高。
從這個角度說，集成的電容數量越多，解析度也會越高？
不完全是！
電容數量跟解析度的關係會經歷一個，先正相關、後負相關的過程。
原因很簡單，CCD晶片的尺寸是被限制的，即使在後世，單塊寬度最大也就100毫米。
如果想容納更多電容，就得把電容做的更小更密，這個過程在前期是會持續提高解析度的。
但是，電容的尺寸縮小過程中，它能儲存的電荷量也會減少，少到一定程度就會導致兩個嚴重後果：靈敏度太低，噪點增加。
靈敏度降低，收集的電荷變少，圖像就會變暗，反而看不清楚了。
而在電荷減少，光信號變弱的同時，電路的背景噪聲是不變的，結果就是細節信號很容易被噪聲淹沒，同樣會導致圖像變得模糊不清。
所以，後世的數位相機跟手機，cCD電容數量最高也只有幾千萬個，像那些宣傳一兩億像素的，其實是靠算法實現的，而不是真正的物理原生像素。
至於衛星上的CCD相機，則要複雜的多，它跟數位相機的拍攝原理差別巨大。
後世的衛星相機通常由很多個CCD傳感器拼接而成，工作方式也不同，它不是方格陣列，而是由多行平行的線陣電容組成。
衛星在高速移動中，當它飛過目標上空，目標影像先落在第一行電容上（電容排列方向跟衛星飛行方向一致），電容收集光子產生電荷。接著在極短時間內，第一行收集的電荷被轉移到第二行。就在電荷轉移瞬間，目標影像因為衛星移動轉到了第二行位置，第二行電容也開始感光收集電荷，兩行的電荷疊加，接著共同轉移到第三行。
如此反覆疊加，有多少行電荷就疊加多少次，幾十次都很常見，因為疊加的電荷夠多，衛星甚至在夜間也能拍攝清晰圖像。
除了CCD傳感器本身，影響拍攝圖像解析度的因素中，還有一個極其重要，那就是鏡頭。
首先是鏡頭尺寸，根據衍射極限原理，鏡片直徑越大，理論角解析度越高，後世的偵察衛星鏡片直徑甚至能達到2—3米。
另外，鏡片加工精度、光學系統像差控制能力也是影響因素。
而在CCD傳感器跟鏡頭之外，圖像處理技術也很重要，主要是復原算法。
就現階段來說，徐衛國他們倒是不用考慮那麼多，畢竟他們的光刻機還只能製造幾十萬規模的集成電路，離臨界點還遠著呢！
至少在很長的時間裡，他們需要考慮的還是怎麼減小電容尺寸，提高密度。
此時已經臨近春節，但錢錦他們已經完全顧不上想那些了，乾脆帶著鋪蓋住在了實驗室。
他們已經意識到，如果第一個把這東西做出來，他們幾個人很可能會在科學史上留名！就像膠片相機發明時那樣。
因為有成熟的集成電路產業，錢錦他們的工作倒是很順利，趕在除夕之前做出了首塊CcD傳感器。
不過，一個完整的相機顯然需要更多東西，鏡頭、存儲數據的裝置、電池，這些都要整合到一塊。
除夕這天，889所已經放假了，但他們六人沒走，繼續鼓搗這東西。
這可是青史留名的機會。古今中外，又有幾個人能拒絕？
熬死都甘心！