光学稳像技术篇1

关键词电视摄像；拍摄技巧；提升；电视节目质量

中图分类号G2文献标识码A文章编号1674-6708（2016）172-0030-01

在我国的现代化进程之中，电视的应用与发展已经步入新的发展阶段，现如今网络发展迅速，它的方便与快捷受到大众的认可与喜爱，而且其中的优点数不胜数，这让电视的应用越来越少。所以为了提升电视节目质量，吸引观众的眼球，加强电视摄像的拍摄技巧势在必行，只有如此才能够保证电视节目质量的提高。

1电视摄像的拍摄技巧分析

在电视摄像的拍摄过程之中，对技巧的要求很高，良好的拍摄技巧可以使电视节目更加吸引观众。现在的电视拍摄技巧主要包括平、准、稳、匀4个方面，这4个方面相辅相成，缺一不可。除此之外，电视摄像的过程之中还要注意光与色彩的还原以及摄像技术与摄像艺术的结合发展。

1.1电视摄像技术四要素

电视摄像的主要目的就是将摄像成果呈现给观众，让观众明白摄像中所包含的内容和意义。对于观众来说，良好的拍摄技术可以使得电视节目变得更加新颖并吸引更多的关注，其中的四要素必不可少。“平”是摄像过程之中最为主要的一环。在摄像环境的曲靖过程中，要选取摄像的地平线一定要与取景框保持平行，在这个过程中保证平行的过程就是保证摄像过程的基础，同时保证电视节目的画面感变得更好，假如平的过程没有把握好，那么就说明摄像机的位置没有选择好就同样不能保证良好的拍摄状态，这样在做成电视节目时的画面就会非常的差。“准”是电视摄像过程的第二个要素，也是对摄影过程的技术要求。众所周知，观众在欣赏电视节目的时候主要欣赏节目的内容，并根据内容思考其中所包含的意义，然而“准”的技巧要求包括对摄像机推、拉、摇、移的落幅位置的准确把握，只有这样才能够保证电视画面主要内容更好的呈现在观众的眼前。但是在现在的电视节目摄像过程中，摄影师在拍摄时对重点内容把握不准，无法达到理想的拍摄要求，同时工作人员中存在着拍摄犹豫不决的问题，这就很有可能导致拍摄的内容空洞，从而引起观众的反感。第三种要素就是“稳”。顾名思义，稳就是要在保证摄像机的稳定无误，摄像过程中摄像机不能摇摆不定，保证摄像机的稳定才能够保证摄像之后的画面稳定，进而保证电视节目的画面稳定，这同时也是对摄影师摄影技术的重要要求。如果电视画面不稳定就容易引起观众的反感，还会让观众感觉到疲惫不堪，在这种情况下即使将画面的分辨率提的再高也是无济于事。最后一个要素“匀”，就是要求拍摄过程中要兼顾多个方面，不能只拍摄于一个重点，要适当转换拍摄目标这样才能使电视节目画面变得更好。

1.2电视摄像光与色彩的还原

在电视摄像之后需要对拍摄的视频文件进行光与色彩的还原，这个步骤关系到电视画面的播放效果，一旦还原过程和结果不够理想，就很有可能导致整个拍摄过程的失败。因为光与色彩是整个摄像的灵魂，它是摄像画面的主要呈现内容，他能够使观众的眼球得到满足同时分辨出摄像的拍摄时间和地点等关键要素。总而言之，一旦失去了光与色彩的还原，那么这个摄像的结果就会变得暗淡无光，引起观众的反感。

1.3摄像技术与摄像艺术的结合

在整个摄像的过程中，技术与艺术是同等重要的，因为摄像的技术表现在电视的画面之中，摄像的艺术则呈现在观众的心灵之中。只有将两者完美结合，才能够让观众的眼睛和心灵得到双重的满足。虽然摄像的艺术也是有着它本身的规律和要求，但是这并不能阻挡艺术的创作与发挥。摄像艺术充分体现出了摄像中的灵魂，只有将两方面结合起来才能够提高电视节目质量。

2电视摄像拍摄技巧的问题

在现代的社会发展过程中，电视节目的质量虽然在一定的程度上有了巨大的进步，但是在摄像拍摄过程中依然存在着很多的问题。

2.1摄像拍摄角度的问题

摄像的拍摄角度就是摄影机与拍摄物体之间的角度，简单来说就是观众视角。良好的观众视角可以很好地代替观众的眼睛，使观众有一种身临其境的感觉。在拍摄的过程中无论是哪一种物体都会占据一定的拍摄空间，这就需要分清拍摄物体的主次关系和顺序，合理科学地安排拍摄角度会大幅度提高拍摄质量。但是现代很多的电视摄像中存在拍摄角度选取不好，拍摄画面凌乱无法分清主次关系，这就会让观众产生视觉疲惫感。

2.2摄像拍摄高度的问题

拍摄高度是摄像的过程中非常关键的一环，在拍摄的过程中选择合适的拍摄高度会让拍摄的效果更加显著。拍摄高度的转换可以提供同一个拍摄物体的不同形象，同样会使电视画面变得与众不同，同时也会增强拍摄效果。然而现在很多电视节目的拍摄都是在同一个高度进行拍摄，拍摄高度的转换较少，使拍摄画面变得单调无味。

2.3摄像的拍摄采光和色彩问题

光与色彩是拍摄过程最重要的因素，同时也是摄影的灵魂。良好的采光会让拍摄的结果焕然一新，充分还原拍摄现场的状况，让观众身临其境，从而使观众对电视节目产生浓厚的兴趣，这也是提高电视节目质量的重要途径。但是现在的很多拍摄过程中对采光的问题不够重视，对拍摄效果产生了不良的影响。

3摄像拍摄技巧问题的应对策略

3.1提高拍摄技巧

在现代的摄像过程中，解决问题的根本方法就是提高拍摄技巧，拍摄技巧的4个要素都要进行着重提高，在这之中包括拍摄要平、要准、要稳、要匀，这4个方面缺一不可。所以在进行拍摄时要对这4个方面进行加强，同时对摄影师也要有一定的技术要求，对摄影师进行专业的培训以提高他们的专业技能，同时还要对摄影师进行专业的考核评估，禁止出现不合格的摄影师进行拍摄，否则只会导致拍摄的效果更差，从而无法提高电视节目的质量。

3.2加强光与色彩的还原

电视节目质量的提高关键在于电视的画面质量，虽然说提高电视画面的分辨率可以有效地提高画面质量，但是在画面的质量提供过程中仅仅依靠提高分辨率也是无济于事的。其中的关键就是对拍摄视频光与色彩的还原，光与色彩是视频的灵魂，没有灵魂的人就像是行尸走肉。对于视频文件也同样是如此，没有将光与色彩的还原进行到位，那么这个拍摄结果就是失败的，对于电视节目来说没有任何的意义，所以在视频的制作过程中要着重加强光与色彩的还原。

3.3注重摄像技术与摄像艺术的结合

以上的描述可以知道，摄像技术与艺术的结合不仅可以提高电视节目的画面质量，同时还能够提高电视节目的内涵。现阶段的摄像技术已经相当纯熟，主要问题就是提高摄像艺术，所以这就需要摄影师提高自身的想象力以及创造力，丰富自身的拍摄情感，从而将拍摄环境与拍摄艺术有机结合，充分展现出拍摄内容的艺术情感，而在拍摄的过程中同样要遵循一定的规律。

4结论

科学技术的发展与进步带动了电视产业的提高，在我国的社会主义初级阶段的发展过程中，电视节目同样是促进我国文化产业进步与发展的重要途径。所以提高我国的电视节目质量非常必要，在现阶段虽然在拍摄技巧中仍然有着很多不足，但是电视节目质量也有了很大的提高。

参考文献

[1]孙刚.电视摄像的拍摄技巧[J]，2016（5）：127-128.

[2]董朝晖.电视摄像中的操作与拍摄技巧分析[J]，2015（12）：162-163.

[3]高立东.加强电视摄像拍摄技巧，提高电视节目质量[J]，2014（9）：218-219.

[4]张乃千.浅谈电视摄像的拍摄技巧[J]，2016（3）：149-150.

光学稳像技术篇2

关键词：四轮定位仪光学测量技术分类特点

一、激光

激光是一种新型光源，它是作为测量系统的光源应用于四轮定位仪，由于激光都是以垂直的直线输出的，因此决定了激光产品束的测量范围较窄，无补偿且需人工计算推力线，其测量精度低，检测速度慢。因光点与刻度的关系，存在人为误差，而且激光很容易受外界干扰，因此用激光做光源应用于四轮定位仪并不理想。

众所周知，激光对人眼视力有一定伤害，所以UL、CE等安全认证很难通过，欧美日本早已淘汰，只是在中国和部分东南亚国家还局部存在。

二、PSD

PSD又称光电位置传感器，是一块半导体的感光板，上面有三根电极，一根连在它的背面，另外两根连在两头。当一个点形状的光照在板上面，在板两头的电极上就会有电流流出。此电流与光点照在板上的位置有关系，根据这两端流出电流进行比较可算出点形状的光照在板上的具置。

它的工作原理是：当PSD的受光面某一位置存在光照的情况下，其输出电流会有相应变化，从而可以得到光照位置，它是一种模拟（DC/AC转换，会有数据丢失）器件。虽然通过使用一些特殊的技术可以在一定程度上避免这些问题，但从原理上限制它只能测量单一光点却是改变不了的。PSD只能使用在工业环境里，就是说PSD的温度漂移严重并且受环境光线的影响。温度变化可以使其输出的零位变化几十毫伏，光线的影响使系统取值不稳定，这两项叠加在一起，便使PSD失去了测量精度和设备稳定性，因此，PSD产品的精度和稳定性较差，需要经常对设备进行校正。在国际上，PSD是上世纪七、八十年代初期产品所采用的技术。目前，国际、国内主流四轮定位仪厂家均已淘汰了该技术。

三、CCD

CCD是一种半导体数字元器件（又称光电藕合器件），由美国贝尔研究室于1969年发明。CCD将一串像素排列成一行，单行或双行的CCD芯片称为线阵CCD，许多行排成一面的称为面阵CCD。面阵CCD主要应用于录像机，二十年前录像机上大都标有CCD，强调采用了新技术。电视机显像的宽高比是4:3，面阵CCD的行列比也都是4:3。线阵CCD芯片主要应用在工业、国防以及需要高速成像的工业相机。双行像素的目的是取彩色影像，一般的四轮定位仪采用单行像素CCD。它是在一块硅面上集成了数千个各自独立的光敏元，当光照射到光敏面上时，受光光敏元将聚集光电子，通过移位的方式，将光量输出，产生光位置和光强的信息，因此CCD具有测量精度高（0.05度以内）、无温度系数、使用寿命长等特点。CCD主要是由一对MOS（Metal-OxideSemiconductor金属氧化物半导体）充电电容与储电电容耦合而成的相敏单元，又称像素（pixel），就是一个点。充电电容部分可以把光信号转换成电能，储电电容部分不感光但可储存电能，另由电路将储电电容部分串连成一行。读取时可经此电路将各个相敏单元（像素）收到的光电能以电脉冲信号的方式一个个地送出。每一个脉冲信号只反映一个像素的受光情况，脉冲幅度的高低反映该像素受光的强弱，读出的脉冲的顺序可以反映像素的位置。

使用CCD有良好的环境适应能力。其他所有的技术都有各种各样的使用上的限制，比如不能在光线复杂的地方使用、不能有强电磁场、温度不能有太大的变化等等，而这些都是普通的修车车间的典型环境。那些不能开门，不能开窗，早晨凉快测量的数据和中午天热测量就不同，不能有大的电机在附近的要求，对于四轮定位来说，实在是有点过分。因此欧美国家生产的四轮定位仪均采用CCD技术，如战车、百事霸、战神等，这也足以说明CCD产品的优势。由于CCD的结构特殊，需采用专用制造设备及特殊生产工艺，且生产CCD的投资无法和其他产品分摊，因此CCD生产成本很高。

四、CMOS

CMOS（ComplimentaryMetal-OxideSemiconductor），即互补金属氧化物半导体，是一种较新的半导体结构。CMOS已取代了许多其他技术，而成为电子工业的主流工艺。近年来CMOS技术开始应用到成像芯片，成功地普及到了数码像机、传真机及扫描机。相信，今后几年内CMOS必定会取代CCD，成为摄像芯片的主流。

其特点为抵抗环境光能力强，速度快，电源及耗电量低，成像质量高，可靠性好，测量重复性高。和CCD一样，CMOS也有充电电容结构，也有相对应的储电电容，以类似方法将收到的光电能以电脉冲信号的方式输出。同样，每一个脉冲信号只反映一个像素的受光情况，脉冲幅度的高低反映该像素受光情况并代表该像素受光的强弱，读出脉冲的顺序可以反映像素的位置。入射光投影的位置不受温度、湿度、环境光线和背景光线及反射、折射光干扰，因此CMOS的测量稳定度、重复度与CCD一样高。

五、3D

3D测量方式是采用图像识别技术，用CCD数码相机采集装在车轮反光板上的图像信息，以测量出车轮的相对精度，人工推动车轮前后移动，由CCD摄像头采集信息，求出其坐标和角度。这是一种相当先进的测量方式，3D产品是目前市场上最先进的四轮定位，测量方式先进、测量时间仅为传统定位仪的五分之一，已渐渐进入成熟阶段。

3D数码影像四轮定位仪是将四个目标反光板安装在车辆的四个轮辋之上，滚动车轮，由摄像机对目标反光板上的几何图形进行连续拍摄，通过计算机对几何图形的变化进行分析运算，得出车轮及底盘等的相应定位参数，再由显示屏进行显示。其特点如下：

1、精度高，功能强。其精度可以精准到0.1mm/0.01°；其功能除可实现所有传统参数外，并可测出轮偏、轮偏等距离参数，轻松实现CCD与激光定位仪不可完成的许多功能。如单轮定位、前束锁定测量、空气悬架车辆定位等。

光学稳像技术篇3

把话题转到DV机身上，我们都知道DV的变焦比通常都是很大的，15倍或20倍的变焦都可以轻松达到，这也说明我们可以通过DV的镜头看到很远的景物，但是看得远就够了吗？看得远是一个过程，看得既远又清晰才是我们使用长焦拍摄的最终目的。

笔者这次测评的索尼HDR-CX760E摄像机具有独特的平稳光学防抖功能，这项功能非常值得期待，下面就让我们一起探知这个新技术。

配置介绍

在进行新技术的解读之前，咱们先来了解一下索尼HDR-CX760E摄像机的基本配置。

索尼CX760E采用1/2.88英寸CMOS影像传感器，总像素约为665万，视频影像记录分辨率为1920×1080，静态照片最大尺寸可以达到6544×3680。索尼HDR-CX760E具有96GB内置闪存空间。搭配具有10倍光学变焦能力的全新卡尔·蔡司镜头，音频采集格式为5.1声道杜比数字模式，具有自动风噪减弱功能，这样的配置无论从视觉到听觉都有不错的表现。

在以上的参数中，索尼CX760E提升了其静态照片拍摄能力，照片最高像素可达2410万，这样的数字即使在数码相机上也是一个实力的体现。随着越来越多的数码相机具有了高清视频拍摄功能，DV的静态拍摄功能也得到了加强，在这里笔者到有一个建议，可以发挥DV大变焦的优势，配合高像素来完成一些需要长焦镜头才能完成的摄影作品。

配置优势

索尼CX760E使用卡尔·蔡司镜头，这完全让使用者放心它所摄取的画质，并且Vario-SonnarT*的镀膜与高端单反镜头一样，能更好地消除眩光，真实还原色彩。另外，如同机身标识上显示的数字，这支镜头具备26mm广角，普通的DV广角端都只在30-35mm左右，将广角端突破30mm这是只有专业级摄像机才能享受到殊荣。

对于操控的便利性笔者这里就不多说了，因为索尼CX760E的使用方式非常方便，沿用了主流Handycam的操控性，使用者完全可以快速上手。在机身上索尼CX760E配置了两个补光按键，一种使用在夜间进行红外效果拍摄，另一个按键（LIGHT）则可以开启机头灯进行拍摄中的补光，这对于家庭用户来说是非常贴心方便的。不仅如此，索尼CX760E还配置了大容量的内存，如果需要长时间使用，还可以通过扩展槽来完成内存的增容，这对于喜欢旅游的朋友而言是非常实用的。

索尼CX760E的平稳光学防抖功能是笔者非常感兴趣的。我们知道主流的防抖方式有两种：数码防抖和光学防抖。

数码防抖是一种后置式防抖，它通过芯片计算完成。光学防抖则是直接将校正抖动的镜片放置在镜头组中，是一种前置式防抖。对于画质而言，光学防抖要比数码防抖优秀，但是制作工艺非常复杂，成本高，拥有光学防抖的DV机或镜头都价位高端。

平稳光学防抖功能则是一种更加高级的光学防抖效果，对于画质的保证自然不在话下，重要的是它可以抑制在“极限”环境下的抖动。何为“极限”环境，使用长焦端拍摄，不使用三脚架进行辅助，并且又在自身运动中进行拍摄，这种自身的抖动，长焦的抖动综合在一起的环境的确是对于防抖的功能的挑战。

平稳光学防抖的原理类似于航空器上的水平陀螺仪，使用全悬挂的方式来抑制抖动，通过外置的物理式避震系统和光学防抖的双重作用，可以令画面更加稳定，这对于不喜欢使用辅助拍摄设备的家庭用户来说是一种雪中送炭般的呵护。这种防抖搭载了平稳光学防抖的产品之前的产品相比，平稳光学防抖效果在长焦端的情况下，提升到了13倍左右，这是相当大的提升。另外，索尼CX760E使用的这种影像单元整合起来防抖方式，是目前消费级市场中的首创。

光学稳像技术篇4

关键词：光刻技术；图像处理；自动调焦

中图分类号：TP317.4文献标识码：B

Auto-focusBaseonSemiconductorPhotoLithography

WANGPeng，YANGYong-yue，LIQi-de

（SchoolofInstrumentScienceandOpto-electronicEngineering,Hefei

UniversityofTechnology,Hefei230009，China）

Abstract:Thispaperhasprovidedauto-focusmethodofsemiconductphotolithographyonDigitalImageProcessing,usingarithmeticofdigitalimageprocessingrealizeauto-focus.Theresultofexperimentindicatethatthismethodcanachieve.

Keywords:lithography；imageprocessing；autofocus

引言

光刻技术是半导体工业的核心、半导体行业前进的原动力，光刻技术每前进一步都会大大促进半导体技术的提升，半导体技术的每一次革命都是由新一代光刻机的问世引起的。从经济、国家安全角度来说，半导体技术对我们国家尤为重要：有了自己的芯片加工技术可以省去很多外购芯片和其他一些配件的资金；同时自身通讯的安全性也大为提高。自动调焦是半导体光刻技术中必要的一部分，在晶圆（wafer）对准过程中和后续曝光（explore）中都发挥着巨大作用。图1是曝光过程中离焦位置和不同曝光量对光刻效果的影响图，同时也是机器视觉、数字图像处理的重要一环。

1工作原理

光学光刻分辨率的提高带来焦深的急剧减少，从而要求严格控制曝光图形的表面与光刻物镜的高度，减少调焦误差，适应十分有限的焦深。国外的光刻机采用的调焦技术有自动调焦传感器、激光干涉仪等。本实验采用工业CCD和非感光波段的照明光源对曝光表面采集图像（如图2），硅片（wafer）被吸盘（chuck）吸附与平台（satge）固定在一起。移动垂直方向的平台，通过CCD采集图像，然后采用自动对焦算法计算非感光波段的焦点，最后给出感光波段与非感光波段的对焦偏移量，达到感光波段的焦点实现准确曝光。

对焦精度和重复性的要求：实验中选用工业CCD，选用尼康放大倍数为20X、焦深1.8mil的物镜。为了取得最好的曝光效果，必须使曝光位置处于焦深以内(图1中的BestFocus)，即调焦后的位置在焦点±0.9mil范围内。

1.1自动调焦算法分析

通常使用的自动调焦算法有灰度梯度函数、频域函数（基于傅立叶变换）、信息学函数和统计学函数。频域要做复杂的数学变换，耗时较长；信息学和统计学函数做出的判断不稳定，经常把非焦点判断为焦点，而将焦点判断为非焦点；灰度梯度函数具有稳定、单峰、速度快的优点。所以这里采用灰度梯度函数作为自动调焦的评价函数。所谓灰度梯度函数就是利用一幅图像自身的对比度（图形的边缘的尖锐程度）来判断图像的清晰程度。

1.2图像清晰度与边缘特征的关系

边缘是图像最基本的特征之一。所谓边缘是指其周围像素灰度有阶跃性变化或屋顶变化的像素的集合。它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域之间。当系统成像清晰时，边缘点处的灰度阶跃性变化就大，不同灰度区域间的界线就清楚。当成像不清晰时，边缘点处灰度阶跃性变化小，不同灰度区域连成了一片，造成图像模糊。利用边缘点处灰度阶跃变化的程度来评价图像的清晰度具有直观性，不用再去考虑成像系统的特性。

1.3灰度梯度函数

这类函数主要利用对图像灰度的各种处理方法来表征图像清晰度.假设图像某点(x,y)处的灰度梯度值为g(x,y),每种算法所对应的g(x,y)不同，本实验采用SOBEL算法和KRISCH算法。

1.3.1Sobel算法

两个卷积形成sobel边缘检测算子（图3），图像中每个像素都用这两个核作卷积，一个核对垂直边缘影响最大，另一个对水平边缘影响最大。两个卷积的最大值作为该点的输出值g(x,y).数学表达如下：

Gx=C(x-1,y+1)+2*C(x-1,y)+C(x-1,y-1)-

C(x+1,y+1)+2*C(x+1,y)+C(x+1,y-1)

Gy=C(x-1,y-1)+2*C(x1,y-1)+C(x+1,y-1)-

C(x-1,y+1)+2*C(x1,y+1)+C(x+1,y+1)

g(x,y)=max(Gx,Gy)，其中Gx为水平边缘影响，Gy为垂直边缘影响，C(x,y)为点(x,y)处的灰度值。

1.3.2Krisch算法

8个卷积核形成了Krisch边缘检测算子（图4)，图像中的每个像素都用这8个掩模进行卷积，每个掩模都对某个特定边缘方向作出最大响应，所有8个方向的最大值作为该点的输出值g(x,y)。清晰度的评价函数选择灰度梯度平方和■■x■y（g(x,y)）■。

2实验数据

实验中的对焦图形选择垂直线条，用CCD采集wafer上的线条成像，其图形如图5所示。

分别选取Sobel算子和Krisch算子作为评价函数的核，采用灰度平方和■■x■y（g(x,y)）■评价函数。在不同离焦位置上的像，每隔100nm采集一幅图像，在离焦位置前后共采集600幅图像，最后再用评价函数进行评价，得到Sobel评价函数的曲线(如图6所示)和Krisch评价函数的曲线(如图7所示)。

由曲线可以看到，Sobel和Krisch的清晰度评价函数曲线几乎没有噪声的影响；满足了对焦稳定性、单峰性的需求，且在正焦位置呈现最大值。

半导体光刻中对对焦重复性的要求很高，为此做了重复性实验。在焦点附近处（±10mil）反复对焦实验，重复性曲线如图8所示。计算标准差为111nm，3sigma小于400nm；满足对焦后的点在焦深1.8mil以内的要求。

3结论

本文根据数字图像处理的方法，设计了基于半导体光刻技术的自动对焦实验。实验结果表明，采用图像处理方法可以实现快速、高精度的自动对焦。

参考文献

[1]王耀南,李树涛,毛建旭.计算机图像处理与识别技术[M].高等教育出版社，2001.

[2]尹作海，刘世元，史铁林.基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统的研究[J].半导体技术2007,01(3).

[3]杨再华，李玉和，李庆祥，郭阳宽.基于边缘特征提取的图像清晰度评价函数[J].计算机工程与应用.2005,10(5).

[4]鲍歌堂，赵辉，陶卫.图像测量技术中几种自动调焦算法的对比分析[J].上海交通大学学报2005,39(1).

[5]胡涛,陈世哲,刘国栋,浦昭邦.大范围自动调焦快速搜索算法[J].光电子・激光.2006,17(4).

光学稳像技术篇5

【关键词】光学光刻光源透镜对准套刻

随着科学技术，光学光刻的极限分辨率在逐渐提高，光学光刻技术得到了快速的发展，但在其发展过程中，仍面对着诸多的困难，其技术需要进一步提高，才能满足制造业的需求，同时也是其发展的必然趋势，其中深亚微米光学光刻技术将是其发展的方向，文中将对其进行分析。

1短波长准分子激光光源

光学光刻中最为重要的一部分便是光源。准分子激光器腔体内含有两种气体，即：惰性气体与卤素气体，二者是按照一定比例混合的，其混合气体便是受激聚物，这种气体在远紫外光谱区，将生成激射脉冲，同时不同元素构成的受激聚物也将决定准分子激光器所输出的波长。在光学光刻中应用准分子激光器有众多的优势，其中其输出的光波波长较短，强度较高，仅几个脉冲便可以促进曝光工作的完成，其光束截面上将均匀分布其光强，同时将形成较窄的谱线，较小的色差与较多的输出模式等。

深亚微米光学光刻技术中对准分子激光在诸多方面都有着较高的要求，要求其宽带、波长与脉冲能量等都要具有一定的稳定性，其操作人员要具有一定的安全性等，但在高重复频率下，要求其宽带较窄与其稳定性是相对困难的，也是最为核心的问题，因此，准分子激光的宽带要尽可能的进行压缩，在深亚微米光学光刻中，其宽带的宽值要小于1pm，实现其宽带变窄的主要手段就是在光学谐振腔内放入一个模块，其模块是关于宽带变窄与相位延迟的，构成此模块的主要部分是色散光学元件――光栅，光栅可以进行调节，进而实现对波长的控制。此时的模块要保持清洁与密封，才能保证激光器的使用寿命。

现阶段，准分子激光器技术得到了较快的发展，光学光源技术也逐渐得到了广泛的应用，呈商品化发展趋势。

2光学系统和透镜材料

现阶段，全放射光学系统的技术还存在缺陷，其光学透镜仅能使用小数值的孔径，其中最为理想的光学系统便是结合反射与折射，此项工作的进展相对较快，逐渐形成了较为科学的光学投影系统。将反射与折射相结合的光学设计，有效的降低了色差，还降低了激光器的宽带要求，同时还简化了谐振光学系统，并利于其效率的提高，但此时，对光学透镜系统与光学掩模衬基材料的要求将愈加严格。

在光学光刻设备的研究中深亚微米光学投影系统是最为重要的部分，但其设计与制造是十分复杂的，需要解决一系列的问题才能保证其系统满足光学光刻设备的需求。其系统要求具备精准的理论计算，光学透镜要求具有一定纯度、抛光光滑度等，同时，由于其光学透镜众多，对透镜的排列有一定的要求，要按照双高斯进行排列；对其成像系统也有一定的要求，要保证其图像无像差，其形状要为圆柱形。在集成电路的制作中，将需要不同尺寸的光刻，针对微米级的光刻，光学投影系统则不需要较高的数值孔径。

由于光学波长在逐渐缩小，因此对光学透镜材料的选择愈加严格，其中硼硅玻璃已经不能满足其要求，融熔石英因其具有较低的热膨胀系数，其透过率较高，同时其制造基础也在不断发展，所以它能够满足193nm光学光刻透镜材料的需求，但却不能满足157nm的需求，157nm光学光刻透镜材料的唯一选择便是氟化钙。

深亚微米光学光刻设备制造技术中采用氟化钙作为其透镜的材料，要对其中存在的问题进行解决，主要表现在以下几方面：

（1）高纯氟化钙的生长技术。氟化钙在其生长过程是十分缓慢并严格的，主要是由于光学光刻对其透镜的材料纯度要求较高，最为重要的是要没有缺陷，一旦存在缺陷将造成较高的光学吸收，将使其传输性能迅速退化。

（2）氟化钙研磨与抛光技术。通过研磨技术使其更加精细；通过抛光技术使其更加平整，现阶段最为重要的抛光技术为离子束刻蚀方法。

（3）氟化钙的折射问题。其折射受温度的影响，要对其进行有效的解决，才能保证成像质量。

3离轴照明技术

离轴照明技术能够有效的提高图形反差，是一项重要的光学显微技术，在微米与亚微米时代，焦深能够满足光学光刻的需求，但随着深亚微米时代的到来，对其要求也在逐渐提高，对离轴照明技术的应用，才能满足光学光刻的需求，提高其分辨率，促进焦深满足其需求。离轴照明技术就是将光波透过有孔径的聚焦镜，让其按照一定的角度斜入射到光学掩模中，从而使光波被滤去，并使其图像生成在硅片表面上的光刻胶中。

4对准套刻技术

对准套刻技术具有一定的精度要求，不同的光学光刻其要求有所不同，但在实际工作中，对准套刻存在一定的误差，主要是由光刻工艺过程中造成的，也可能是由对准套刻自身引起的。在制造过程中要注重以下三方面，即：对准探测器分辨率、执行对准操作机构自身定位精度与对准结束后掩模与硅片的相对位移等，从而减少误差。同时由于光学光刻机的成像面积较小，因此对其工作的平台有着较高的要求，如平台的速度、精度、稳定性、可靠性等，当工作平台的速度提升时，光学光刻的工作效率也会相应的提升，但如果速度过快，将会影响其精准度，所以，对其速度与精准度要进行综合的分析与考虑。

5总结

综上所述，光学光刻技术在不断发展与进步，要保证其光学曝光设备的性能，才能促进光学光刻技术的应用。现阶段，深亚微米光学光刻设备制造技术的研究还不成熟，要对多方面技术展开研究与分析，积极利用相关的技术，才能促进光学光刻设备的制造，相信，随着技术水平的进一步发展，光学光刻设备制造技术将有较快的发展。

参考文献

[1]苏雪莲.新世纪光刻技术及光刻设备的发展趋势[J].微电子技术，2011，4（02）：8-9.

[2]童志义.光学光刻技术现状及发展趋势[J].电子工业专用设备，2013，3（01）：1-2.

[3]张世恩.高速发展的光学光刻技术[J].电子工业专用设备，2012，9（03）：71-72.

作者简介

钟闽和（1978-），男，福建省武平县人。2007年毕业于福州大学电子信息工程专业。2006年就职于福州高意通讯有限公司为工程师。研究方向为电气设备。

光学稳像技术篇6

认识各种防抖技术，在我们按下快门时，“定”力十足！

“对焦基本靠手，变焦基本靠走，虚化基本靠抖，防抖基本靠肘，测光基本靠瞅”。

和朋友去FB，陪MM去旅游，照片照模糊了可不是闹着玩的。要在拍摄时保持相机稳定，谈何容易？

为什么我的照片不清楚？

如果用手动的方法来调焦距，没有调准自然不清楚。但是，我们通常使用的是“自动调焦”，为什么还不清楚呢？

让我们先来看看数码相机是怎么工作的。数码相机通过CCD/CMOS等感光器件的光电转换来拍摄照片，光电转换需要一定的时间，如果相机振动或拍摄对象移动，光线就会异常位移，图像就模糊了（见图1）。目前数码相机的镜头都具有较大的变焦能力，焦距越长，就越容易产生晃动。

那么，有什么办法来缓解抖动问题呢？首先我们想到了提高快门速度。但有时候需要拍摄室内、阴天、傍晚等弱光环境，快门曝光时间较长，而我们手里的又大多是体积轻薄的相机，由于手握持时缺乏力度，关键时刻的“一抖”，照片又朦胧了，甚至成为终生遗憾。

防抖技术三大门派

在实际拍摄中，拍摄者的手在感光过程中的抖动是客观存在的，防是防不住的，只能是靠机器的特殊“防抖”(ImageStabilizer，IS)功能来减小手抖动造成的影响。

1994年，尼康公司推出了第一款具有减震系统（VR）技术的袖珍相机。第二年，日本佳能公司推出世界上第一支带有图像稳定器的镜头EOS75300mmF45.6IS。

2000年，数码相机开始引入光学防抖技术。奥林巴斯CamediaC-2100UZ和佳能PowershotPro90IS这两款产品就率先拥有防抖功能。当时数码相机无论技术还是市场都远未成熟，防抖功能没有得到外界广泛关注，直到2004年才算是真正兴起。防抖，这一原本属于数码摄像机的“专利”，开始席卷数码相机阵营，在迅速普及的数码相机市场中，配备防抖功能的产品不断增加。

防抖的原理其实很简单，就是通过各种技术手段，得到相当于将安全快门速度降低2挡～3挡的效果，但实际曝光时间不变。比如原来需要1/500秒曝光，开启防抖功能后，即使用1/60秒也可以拍出清晰的图片。

现在数码相机防抖技术主要分为三大类：光学防抖技术、电子防抖技术和自然防抖技术。

1.光学防抖

主要在镜头上做文章。它通过镜头的浮动透镜来纠正“光轴偏移”（见图2）。首先，镜头内的“侦察员”―陀螺仪侦测到微小的移动，然后将信号传到微处理器，处理器立即计算需要补偿的位移量，再通过补偿镜片组，根据镜头的抖动方向和位移量加以补偿。这就像玩老鹰抓小鸡的游戏，母鸡先根据现场情况预测老鹰会扑向哪里，然后向那个方向迅速移动。

光学防抖对镜头设计制造的要求比较高，成本也相对高一些。但是效果相当明显！一般情况下，开启这个功能可以提高2挡～3挡快门速度，手拿相机，再也没问题。特别在大变焦对轻微抖动敏感的情况下，效果就更为明显了。

目前佳能、索尼、松下、尼康等掌握这种技术。比如佳能的IS系统仅需要极短的时间就可完成IS镜片组的移动，通常能有效预防快门时间短于1/60秒范围之内的抖动（见图3）。

2.电子防抖（感光器防抖）

这种技术的秘密武器是使用CCD偏移，提高数码相机的高感光来提高快门速度，从而减少抖动（见图4），也叫CCD防抖技术（CCDShiftAnti-Shake）。

CCD安置在一个可以上下左右移动的支架上，当陀螺传感器检测到抖动的时候，就会把抖动的方向、速度和移动量等参数经过处理，计算出足以抵消抖动的CCD移动量。

和光学防抖相比，这个技术意味着使用任何一款镜头都能在不增加成本的同时享受着防抖的功能，同时解决了困扰单反交换镜头的体积限制，可以设计出更美观精巧的镜头，但效果比光学防抖稍差。鱼与熊掌不可兼得啊！

采用电子防抖的厂商主要有：柯尼卡美能达、卡西欧、三星、富士、奥林巴斯、松下。

3.自然防抖（ISO防抖）

大家知道，在同一环境下，感光度（ISO）数值越大快门时间越短。这种技术就是通过提高感光度，来提高快门速度，以达到防抖的效果。

摄影中有一个重要的概念―安全快门。它是焦距的倒数，只有让快门速度达到或超过安全快门（一般为1/60秒），才容易拍出清晰的照片。在同一场景下的同样画面，在曝光量相同的情况下，如果光圈不变，ISO提高，快门速度会提高。原来没有到达安全快门的快门速度，在ISO提高的情况下就有可能达到甚至超过安全快门，自然防抖就是通过这样来实现的，效果甚至比前两种更好。

各门派大比拼

了解了防抖的三大类型，我们迷糊了：到底该选哪种呢？这就要看你的需求了。

光学防抖技术效果较出色，在中高端相机中普遍采用。但由于制造成本高，整体成本比电子防抖高不少。

电子无论配备任何镜头都具备防抖的能力，在实用性上面大大强于前者，最大优势莫过于价格较低，能有效控制机身的体积。

光学防抖的实现，都是依靠DV的镜头组别设计的电磁感应结构来驱动相应的特殊部位的镜片，改变位置和角度来对震动做出补偿。而电子防抖则是利用CCD上富余的面积和像素来补偿震动。从效果上来看，光学防抖更为出色一些，而电子防抖一方面是一种事后补偿，另一方面在开启了电子防抖后，快门速度受到了一定程度的限制，在某些光线条件不是很好的环境里，电子防抖带来了画质下降的副作用，而且对录像抖动不起作用。而电子防抖的优势在于不需光学补偿装置，成本低廉。

当然，光学防抖和电子防抖在原理上并不排斥，很多相机都是同时采用两种方法来防抖的，比如索尼的T9就采用了“光学防抖”和ISO640的高感光度的双重方法来避免抖动。

数码防抖不是万能的

我们可以不再为手抖而发愁，随心所欲地拍出精彩的照片。但是防抖系统是个耗电大户，使用以后，电池时间远远达不到标准，在外出拍照时将多么破坏兴致！所以在日常拍摄时，并不用一直打开防抖开关，需要的时候再打开这项功能。就像阿拉丁神灯，主人一召唤，灯神就出来服务了。不过如果即时抓拍移动物体，可能就因为多了个开启的步骤而错失良机。

防抖功能不能一味迷信。并非所有的镜头都需要引入防抖技术。一般说来，长焦镜头对防抖的要求较高，短焦镜头的要求较低。如果用长焦拍摄远距离物体，相机一位移，就难以获得清晰锐利的数码图像；用短焦镜头拍摄近距离的物体，同样程度的抖动对目标位移的影响就很小，不容易出现图像模糊的情况。