Máy ảnh dùng phim và máy ảnh kỹ thuật số

Ở máy ảnh phim người ta bố trí tấm phim ảnh ở diện tích nói trên. Phim ảnh loại đơn giản nhất (đen trắng) là tấm nhựa trong suốt trên có phủ lớp keo chứa các hạt cỡ vài đến vài chục micromet. Ánh sáng, tức là các photon, tác dụng vào các hạt AgBrtạo ra bên trong hạt AgBrcác tâm từ đó dễ phát triển ra thành các hạt Ag. Sau khi chụp ảnh người ta lấy phim ảnh ra để tráng phim tức là xử lý bằng hoá chất sao cho từ các tâm nói trên hình thành ra các hạt Ag mày đen. Hạt AgBrở chỗ nào có nhiều photon đến chỗ đó sẽ có nhiều hạt Ag hình thành, nên trở thành đen đậm và ngược lại. Gần đúng có thể xem mỗi hạt AgBr trên phim trở thành một phần tử của ảnh (phân tử ảnh hay điểm ảnh – picture element, viết tắt là pixe). Dùng phim này để in ra ảnh, ta có ảnh dương bản thông thường. Như vậy, ở máy ảnh phim sau khi chụp phải qua một quá trình hoá học khá lâu mới nhìn thấy được ảnh chụp.

Ở máy ảnh số thay cho phim ảnh là tấm CCD (charge coupled divice – linh kiện liên kết diện tích) tức là phiến bán dẫn trên đó bằng kỹ thuật vi điện tử người ta làm rất nhiều tụ điện đặc biệt gọi là tụ điện MOS (Viết tắy của metaloxide – semiconductor có nghĩa là bán dẫn oxit kim loại). Mỗi tụ điện ứng với một phần tử ảnh tương tự như một hạt AgBr trên phim ảnh (H.1).

Khi photon đập vào tụ điện MOS, electron được giải phóng theo hiệu ứng quang điện và được chứa ngay trong tụ điện MOS. Như vậy ảnh quang học mà ống kính máy ảnh tạo ra làm cho các tụ điện trên tấm CCD nếu ở chỗ sáng thì tích được nhiều điện và ngược lại, ở chỗ tối tích được ít điện, ảnh quang học được chuyển thành ảnh điện tích. Một mạch vi điện tử cực kỳ tinh vi (bộ vi xử lý), nhờ vào cách liên kết điện tích (charge coupled), sẽ chuyển các điện tích nhiều hay ít ở các tụ điện MOS để ghi vào các ổ của bộ nhớ máy tính con điều khiển để ảnh đã ghi vào bộ nhớ hiện lên màn hình tinh thể lỏng gắn với máy ảnh số, nhờ đó mà nhìn thấy ngay được ảnh chụp hoặc chuyển sang màn hình ti vi để xem…

Các tụ điện MOS rất nhỏ, mỗi chiều chỉ vài micromet xếp khít nhau, thành hàng thành cột trật tự. Thí dụ, máy ảnh số có tấm CCD hình chữ nhật, theo chiều dài chiều rộng có 2000 x 1600 = 3,2.10 ⁶tụ điện MOS, có nghĩa là máy ảnh số có 3,2 triệu phần tử ảnh (tức 3,2 megapixel).

Trên đây là nói máy ảnh phim cũng như máy ảnh số cho ảnh đen trắng. Trường hợp chụp ảnh màu thì phức tạp hơn, mỗi phần tử ảnh có các bộ lọc màu, tạo ra các màu đỏ, lục, lam (RGB) để pha trộn thành các màu khác nhau. Tuy nhiên về nguyên tắc chung cũng tương tự như trường hợp chụp đen trắng.

Máy ảnh số thông dụng hiện nay có 3 – 5 triệu phần tử ảnh (3 – 5 M) loại tốt có đến 15 – 18 triệu phần tử ảnh (15 – 18 M). Ở máy ảnh chụp phim, loại phim tốt hạt mịn có thể tương đương với hơn 20 triệu phần tử ảnh nhưng phải tráng in công phu, chỉ cần để chụp các ảnh nghệ thuật chất lượng cao.

Chụp ảnh kỹ thuật số nhanh chóng, thích hợp với thời đại thông tin hiện nay. Đã có nhiều cách mới làm cho ảnh chụp theo kỹ thuật số có chất lượng cao không kém ảnh chụp bằng phim.

Nguồn: Vật lý và tuổi trẻ, số 32, 4 – 2006, tr 19