感光元件是數(shù)碼相機(jī)的核心

1、感光元件是數(shù)碼相機(jī)的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展道路，可以說就是感光元件的發(fā)展道路。數(shù)碼相機(jī)的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的CCD（電荷藕合）元件；另一種是CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件。與傳統(tǒng)相機(jī)相比，傳統(tǒng)相機(jī)使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機(jī)的“膠卷”就是其成像感光元件，感光元件就是數(shù)碼相機(jī)的不用更換的“膠卷”而且是與相機(jī)一體，所以稱為是數(shù)碼相機(jī)的心臟很確切。 目錄隱藏簡介 工作原理 區(qū)別 影響因素 發(fā)展歷史 1. 感光原理簡介 工作原理 區(qū)別 影響因素 發(fā)展歷史 1. 感光原理 編輯本段簡介提到數(shù)碼相機(jī)，不得不說到就是數(shù)碼相機(jī)的心臟感光元件。與傳統(tǒng)相機(jī)相比，

2、傳統(tǒng)相機(jī)使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機(jī)的“膠卷”就是其成像感光元件，而且是與相機(jī)一體的，是數(shù)碼相機(jī)的心臟。感光器是數(shù)碼相機(jī)的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展道路，可以說就是感光器的發(fā)展道路。目前數(shù)碼相機(jī)的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的CCD（電荷藕合）元件；另一種是CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體）器件。 編輯本段工作原理電荷藕合器件圖像傳感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸

3、給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。 CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網(wǎng)膜是由負(fù)責(zé)光強(qiáng)度感應(yīng)的桿細(xì)胞和色彩感應(yīng)的錐細(xì)胞，分工合作組成視覺感應(yīng)。 CCD經(jīng)過長達(dá)35年的發(fā)展，大致的形狀和運(yùn)作方式都已經(jīng)定型。CCD 的組成主要是由一個(gè)類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn) CCD 的公司分別為：SONY、Philps、Kod

4、ak、Matsushita、Fujifilm和Sharp，大半是日本廠商。 互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶電） 和 P（帶+電）級的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點(diǎn)就是太容易出現(xiàn)雜點(diǎn), 這主要是因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)使CMOS在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過于頻繁而會(huì)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。 編輯本段區(qū)別

5、兩種感光元件的不同之處 由兩種感光元件的工作原理可以看出，CCD的優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。同時(shí)，這幾年來，CCD從30萬像素開始，一直發(fā)展到現(xiàn)在的600萬，像素的提高已經(jīng)到了一個(gè)極限。 在相同分辨率下，CMOS價(jià)格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來說要低一些。到目前為止，市面上絕大多數(shù)的消費(fèi)級別以及高端數(shù)碼相機(jī)都使用CCD作為感應(yīng)器；CMOS感應(yīng)器則作為低端產(chǎn)品應(yīng)用于一些攝像頭上，若有哪家攝像頭廠商生產(chǎn)的攝想頭使用CCD感應(yīng)器，廠商一定會(huì)不遺余力地以其作為賣點(diǎn)大肆宣傳，甚至

6、冠以“數(shù)碼相機(jī)”之名。一時(shí)間，是否具有CCD感應(yīng)器變成了人們判斷數(shù)碼相機(jī)檔次的標(biāo)準(zhǔn)之一。 CMOS影像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優(yōu)異的影像品質(zhì)，付出代價(jià)即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉(zhuǎn)換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源即可驅(qū)動(dòng)，電源消耗量比CCD低。CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點(diǎn)，是與周邊電路的整合性高，可將ADC與訊號處理器整合在一起，使體積大幅縮小，例如，CMOS影像傳感器只需一組電源，CCD卻需三或四組電源，由于ADC與訊號處理器的制程與CCD不同，要縮小CCD套件的體積很

7、困難。但目前CMOS影像傳感器首要解決的問題就是降低噪聲的產(chǎn)生，未來CMOS影像傳感器是否可以改變長久以來被CCD壓抑的宿命，往后技術(shù)的發(fā)展是重要關(guān)鍵。 編輯本段影響因素影響感光元件的因素 對于數(shù)碼相機(jī)來說，影像感光元件成像的因素主要有兩個(gè)方面：一是感光元件的面積；二是感光元件的色彩深度。 感光元件面積越大，成像較大，相同條件下，能記錄更多的圖像細(xì)節(jié)，各像素間的干擾也小，成像質(zhì)量越好。但隨著數(shù)碼相機(jī)向時(shí)尚小巧化的方向發(fā)展，感光元件的面積也只能是越來越小。 除了面積之外，感光元件還有一個(gè)重要指標(biāo)，就是色彩深度，也就是色彩位，就是用多少位的二進(jìn)制數(shù)字來記錄三種原色。非專業(yè)型數(shù)碼相機(jī)的感光元件一般是

8、24位的，高檔點(diǎn)的采樣時(shí)是30位，而記錄時(shí)仍然是24位，專業(yè)型數(shù)碼相機(jī)的成像器件至少是36位的，據(jù)說已經(jīng)有了48位的CCD。對于24位的器件而言，感光單元能記錄的光亮度值最多有28=256級，每一種原色用一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)字來表示，最多能記錄的色彩是256x256x256約16,77萬種。對于36位的器件而言，感光單元能記錄的光亮度值最多有212=4096級，每一種原色用一個(gè)12位的二進(jìn)制數(shù)字來表示，最多能記錄的色彩是4096x4096x4096約68.7億種。舉例來說，如果某一被攝體，最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍，用使用24位感光元件的數(shù)碼相機(jī)來拍攝的話，如果按低光部位曝光，則凡是

9、亮度高于256倍的部位，均曝光過度，層次損失，形成亮斑，如果按高光部位來曝光，則某一亮度以下的部位全部曝光不足，如果用使用了36位感光元件的專業(yè)數(shù)碼相機(jī)，就不會(huì)有這樣的問題。 編輯本段發(fā)展歷史感光元件的發(fā)展（CCD、CMOS、Exmor R CMOS） CCD是1969年由美國的貝爾研究室所開發(fā)出來的。進(jìn)入80年代，CCD影像傳感器雖然有缺陷，由于不斷的研究終于克服了困難，而于80年代后半期制造出高分辨率且高品質(zhì)的CCD。到了90年代制造出百萬像素之高分辨率CCD，此時(shí)CCD的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，算一算CCD 發(fā)展至今也有二十多個(gè)年頭了。進(jìn)入90年代中期后，CCD技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，同時(shí)，CCD

10、的單位面積也越來越小。但為了在CCD面積減小的同時(shí)提高圖像的成像質(zhì)量，SONY與1989年開發(fā)出了SUPER HAD CCD，這種新的感光元件是在CCD面積減小的情況下，依靠CCD組件內(nèi)部放大器的放大倍率提升成像質(zhì)量。以后相繼出現(xiàn)了NEW STRUCTURE CCD、EXVIEW HAD CCD、四色濾光技術(shù)（專為SONY F828所應(yīng)用）。而富士數(shù)碼相機(jī)則采用了超級CCD（Super CCD）、Super CCD SR。 對于CMOS來說，具有便于大規(guī)模生產(chǎn)，且速度快、成本較低，將是數(shù)字相機(jī)關(guān)鍵器件的發(fā)展方向。目前，在CANON等公司的不斷努力下，新的CMOS器件不斷推陳出新，高動(dòng)態(tài)范圍CM

11、OS器件已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了對快門、光圈、自動(dòng)增益控制及伽瑪校正的需要，使之接近了CCD的成像質(zhì)量。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比，CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。作為數(shù)碼相機(jī)的核心部件，CMOS感光器以已經(jīng)有逐漸取代CCD感光器的趨勢，并有希望在不久的將來成為主流的感光器。 Exmor R CMOS背面照明技術(shù)感光元件，改善了傳統(tǒng)CMOS感光元件的感光度。Exmor R CMOS采用了和普通方法相反、向沒有布線層的一面照射光線的背面照射技術(shù)，由于不受金屬線路和晶體管的阻礙，開口率（光電轉(zhuǎn)換部分在一個(gè)

12、像素中所占的面積比例）可提高至近100%。與其以往1.75m間隔的表面照射產(chǎn)品相比，背面照射產(chǎn)品在靈敏度（S/N）上具有很大優(yōu)勢。索尼Cyber-shot新品WX1和TX1，首次在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域采用了一種全新的Exmor R CMOS傳感器。這種Exmor R CMOS傳感器的感光能力是過去同尺寸傳感器的兩倍，因此在光線不足的環(huán)境下拍攝，能夠大幅降低噪點(diǎn)，獲得更清晰的圖像。而在此后的實(shí)際測試中也表明，這兩款Cyber-shot數(shù)碼相機(jī)不僅提供了最高ISO 3200的高感光度，并且噪點(diǎn)抑制能力相當(dāng)優(yōu)秀。同時(shí)，這兩款數(shù)碼相機(jī)還提供了手持夜景拍攝、全景掃描等一系列先進(jìn)功能也是對新一代影像傳感器的技術(shù)延

13、伸。傳統(tǒng)的CMOS傳感器每個(gè)像素點(diǎn)都要搭配一個(gè)對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器以及對應(yīng)的放大電路，因此，這部分電路會(huì)占用更多的像素面積，直接導(dǎo)致光電二極管實(shí)際感光的面積變小，感光能力變?nèi)?。CCD的單個(gè)像素點(diǎn)不需要A/D轉(zhuǎn)換器和放大電路，光電二極管能獲得更大的實(shí)際感光面積，開口率更大，因此在小尺寸影像傳感器領(lǐng)域，目前CCD仍占據(jù)一定優(yōu)勢，而在大尺寸影像傳感器領(lǐng)域，由于單個(gè)像素點(diǎn)的面積大，A/D轉(zhuǎn)換器和放大電路占用的面積只是整個(gè)像素的很小一部 感光原理分，影響不大，因此CMOS傳感器也得到了廣泛的應(yīng)用。 而Exmor R CMOS將光電二極管“放置”在了影像傳感器芯片的最上層，把A/D轉(zhuǎn)換器及放大電路挪到了影像

14、傳感器芯片的“背面”，而不是像傳統(tǒng)CMOS傳感器一樣，A/D轉(zhuǎn)換器和放大電路位于光電二極管的上層，“擋住了”一部分光線。這樣一來，通過微透鏡和色彩濾鏡進(jìn)來的光線就可以最大限度地被光電二極管利用，開口率得以大幅度提高，即便是小尺寸的影像傳感器，也能獲得優(yōu)良的高感光度能力。 相比較之下，傳統(tǒng)的表面照射型CMOS傳感器的光電二極管位于整個(gè)芯片的最下層，而A/D轉(zhuǎn)換器和放大電路位于光電二極管上層，因此光電二極管離透鏡的距離更遠(yuǎn)，光線更容易損失。同時(shí)，這些線路連接層還會(huì)阻塞從色彩濾鏡到達(dá)光電二極管的光路，因此直接導(dǎo)致實(shí)際能夠感光更少。而Exmor R背照式CMOS傳感器解決了這樣的問題。編輯本段CMOS

15、簡介 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），中文學(xué)名為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，它本是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片，保存了系統(tǒng)引導(dǎo)最基本的資料。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶電） 和 P（帶+電）級的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。后來發(fā)現(xiàn)CMOS經(jīng)過加工也可以作為數(shù)碼攝影中的圖像傳感器，CMOS傳感器也可細(xì)分為被動(dòng)式像素傳感器（Passive Pixel Sensor CMOS）與主動(dòng)式像素傳感器（Active Pixel

16、Sensor CMOS）3。 編輯本段CMOS與CCD的區(qū)別CCD與CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管(photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。 CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。 造成這種差異的原因在于：CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時(shí)不會(huì)失真，因此各個(gè)象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送

17、距離較長時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個(gè)象素的數(shù)據(jù)1。 由于數(shù)據(jù)傳送方式不同，因此CCD與CMOS傳感器在效能與應(yīng)用上也有諸多差異，這些差異包括： 1. 靈敏度差異：由于CMOS傳感器的每個(gè)象素由四個(gè)晶體管與一個(gè)感光二極管構(gòu)成(含放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路)，使得每個(gè)象素的感光區(qū)域遠(yuǎn)小于象素本身的表面積，因此在象素尺寸相同的情況下，CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。1 2. 成本差異：由于CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路最常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到傳感器芯片中，因此可以節(jié)省外圍芯片的成本；除此之

18、外，由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數(shù)據(jù)，只要其中有一個(gè)象素不能運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致一整排的數(shù)據(jù)不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，即使有經(jīng)驗(yàn)的廠商也很難在產(chǎn)品問世的半年內(nèi)突破50%的水平，因此，CCD傳感器的成本會(huì)高于CMOS傳感器。1 3. 分辨率差異：CMOS傳感器的每個(gè)象素都比CCD傳感器復(fù)雜，其象素尺寸很難達(dá)到CCD傳感器的水平，因此，當(dāng)比較相同尺寸的CCD與CMOS傳感器時(shí)，CCD傳感器的分辨率通常會(huì)優(yōu)于CMOS傳感器的水平。例如，市面上CMOS傳感器最高可達(dá)到210萬象素的水平(OmniVision的 OV2610，2002年6月推出)，其尺寸為1/2英寸，

19、象素尺寸為4.25m，但Sony在2002年12月推出了ICX452，其尺寸與 OV2610相差不多(1/1.8英寸)，但分辨率卻能高達(dá)513萬象素，象素尺寸也只有2.78mm的水平。1 4. 噪聲差異：由于CMOS傳感器的每個(gè)感光二極管都需搭配一個(gè)放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個(gè)放大器所得到的結(jié)果保持一致，因此與只有一個(gè)放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲就會(huì)增加很多，影響圖像品質(zhì)。1 5. 功耗差異：CMOS傳感器的圖像采集方式為主動(dòng)式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由晶體管放大輸出，但CCD傳感器為被動(dòng)式采集，需外加電壓讓每個(gè)象素中的電荷移動(dòng)，而此外加電壓通常

20、需要達(dá)到1218V；因此，CCD傳感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外(需外加 power IC)，高驅(qū)動(dòng)電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于CMOS傳感器的水平。舉例來說，OmniVision推出的OV7640(1/4英寸、VGA)，在 30 fps的速度下運(yùn)行，功耗僅為40mW；而致力于低功耗CCD傳感器的Sanyo公司推出的1/7英寸、CIF等級的產(chǎn)品，其功耗卻仍保持在90mW 以上。1 綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點(diǎn)。不過，隨著CCD與CMOS傳感器技術(shù)的進(jìn)步，兩者的差異有逐漸縮小的態(tài)勢，例如，

21、CCD傳感器一直在功耗上作改進(jìn)，以應(yīng)用于移動(dòng)通信市場(這方面的代表業(yè)者為Sanyo)；CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足，以應(yīng)用于更高端的圖像產(chǎn)品。 編輯本段主要CMOS廠商投入CMOS研發(fā)、生產(chǎn)的廠商較多，美國有30多家，歐洲7家，日本約8家，韓國1家，臺(tái)灣有8家。而居全球翹楚地位的廠商是Agilent(HP)，其市場占有率51、ST(VLSI Vision)占16、Omni Vision占13、現(xiàn)代占8、Photobit約占5，這五家合計(jì)市占率達(dá)93。 SonySony是全球CCD傳感器第一大廠，也是第一家投入12英寸晶圓、推出600萬象素CCD的公司，Sony約有3040%的

22、CCD傳感器供自有品牌產(chǎn)品使用，其它則賣給Canon、Sanyo、Casio、以及臺(tái)灣的新虹、普利爾、詮訊(與臺(tái)灣佳能合并)等廠商。 Sony的產(chǎn)品技術(shù)藍(lán)圖顯示，2003年除了800萬象素的ICX 456外，并無其它微縮工藝的產(chǎn)品問世。產(chǎn)品尺寸將大致保持現(xiàn)有水平，取而代之的是強(qiáng)化攝影功能與支持progressive scan(連續(xù)式掃描)，例如500萬象素的ICX455/465、330萬象素的ICX451/481、以及210萬象素的ICX461等，令高端產(chǎn)品也能達(dá)到30fps以上的數(shù)據(jù)傳送速率。 高端產(chǎn)品的大部分市場仍被Sony占據(jù)，再加上市場仍處于供不應(yīng)求的局面，公司并未急于做降低成本的動(dòng)作

23、，不過，一旦Sony最先進(jìn)的工藝(象素尺寸2.62.8mm)達(dá)到成熟階段(成品率超過50%)，該公司勢必近一步將此工藝應(yīng)用到其它產(chǎn)品上(目前仍只有1/1.8英寸、 500萬象素產(chǎn)品使用此工藝)，屆時(shí)可能會(huì)有1/2.7英寸、400萬象素產(chǎn)品問世。 OmniVisionOmniVision成立于1995年(以下簡稱OV)，2002年6月領(lǐng)先其它同業(yè)率先推出210萬象素的OV2610震驚市場，雖然目前采用此傳感器量產(chǎn)的產(chǎn)品并不多，但這已說明CMOS傳感器可以開始進(jìn)入原本屬于CCD傳感器的中高端數(shù)碼相機(jī)市場； OV的數(shù)據(jù)顯示，目前已有天瀚、明、鴻友等臺(tái)灣商家開始采用該公司的OV2610。展望2003年

24、，OV將在1季度2季度之間推出330萬象素、1/2英寸的產(chǎn)品，采TSMC 0.18mm工藝生產(chǎn)，再次拓展CMOS傳感器的應(yīng)用范圍。在移動(dòng)電話市場上，CMOS模組的攝相模塊已經(jīng)成為移動(dòng)通訊應(yīng)用的最大量產(chǎn)品。 在低功耗產(chǎn)品方面，OV也在2002年12巒瞥雋薕V7640，可以在2.5V的環(huán)境下運(yùn)行，為目前VGA產(chǎn)品中功耗最低的芯片。而在2003 年新規(guī)劃的產(chǎn)品方面，OV計(jì)劃在下半年推出130萬象素、1/4英寸，以及VGA、1/7英寸的產(chǎn)品，希望在CCD廠家推出低功耗的130萬素產(chǎn)品之前，先行搶占市場先機(jī)。 AgilentAgilent主要的產(chǎn)品為第二代的CIF（352*288）HDCS-1020和第

25、二代的VGA（640*480）HDCS-2020，主要應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī) 、行動(dòng)電話、PDA、PC Camera等新興的資訊家電產(chǎn)品之中，此外Agilent在2000年另一成功策略是和Logitech與Microsoft這兩家公司策略聯(lián)盟，打入了光學(xué)鼠標(biāo)產(chǎn)品領(lǐng)域，但是這是非常低階的CMOS產(chǎn)品，而且不是為了捕捉影像 ，所以在做影像感測器的全球統(tǒng)計(jì)時(shí)并未將此數(shù)量一并加入，但是此舉可看出Agilent以CMOS技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)軍光學(xué)元件的規(guī)劃意圖。 PhotobitPhotobit在2000年獲得較大成功。2001年P(guān)hotobit率先研發(fā)出PB-0330產(chǎn)品型號的CMOS圖像傳感器，此產(chǎn)品特色具備單一晶

26、片邏輯轉(zhuǎn)數(shù)位的變頻器，它是第二代1/4寸的VGA（640 x 480），同時(shí)也推出PB-0111產(chǎn)品型號的CMOS影像感測器，是第二代1/5寸的CIF（352 x 288）。Photobit推出這兩種產(chǎn)品主要針對數(shù)碼相機(jī)和PC Camera這些近年來蓬勃發(fā)展的數(shù)位化產(chǎn)品，和OmniVision CIF（352 x 288）定位在行動(dòng)電話市場上有所區(qū)隔，其推出CIF（352 x 288）和VGA（640 x 480）這兩種不同解析程度的影像感測器，行銷范圍意圖含蓋低階和中高階市場。 其它公司最具特色的是Sanyo，該公司致力于改善CCD 傳感器的功耗，以相機(jī)電話為主要應(yīng)用目標(biāo)，之前J-Phone

27、率先推出的Sharp J-SHxx系列便是采用Sanyo的CIF級CCD傳感器，Sharp、Toshiba等手機(jī)廠家也計(jì)劃在02年4季度03年1季度之間陸續(xù)引入 Sanyo的VGA產(chǎn)品。Matsushita、Sharp的產(chǎn)品規(guī)劃與Sony相差不多，主要差異在于Matsushita準(zhǔn)備推出更小的400萬象素 (1/2.7英寸)與130萬象素(1/4英寸)產(chǎn)品。 編輯本段發(fā)展前景專家們認(rèn)為，21世紀(jì)初全球CMOS圖像傳感器市場將在PC攝像機(jī)、移動(dòng)通信市場、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)市場市場等領(lǐng)域獲得大幅度增長，在未來的幾年時(shí)間內(nèi)，在130 萬像素至200萬像素之下的產(chǎn)品中，將開始以CMOS傳感器為主流。以小

28、型化和低功耗CMOS圖像傳感器為核心的攝像機(jī)正在成為消費(fèi)類產(chǎn)品的主流，上述領(lǐng)域?qū)閳D像傳感器市場帶來巨大發(fā)展2。 編輯本段業(yè)界動(dòng)態(tài)2009年8月28日，索尼秋季數(shù)碼影像新品發(fā)布會(huì)在北京隆重舉行，索尼宣布在三條產(chǎn)品線推出共十款數(shù)碼影像新品。其中 DSC-TX1和DSC-WX1首次應(yīng)用了新型影像傳感器Exmor R CMOS影像傳感器，它采用先進(jìn)的背照射技術(shù)，其對光線的靈敏度比傳統(tǒng)的CMOS影像傳感器提高了約2倍，大幅提升了拍攝畫質(zhì)，得到明亮畫面的同時(shí)更好地降噪，使得在低照度條件下仍然可以獲得細(xì)節(jié)豐富的照片，造就卓越的夜間拍攝性能。該傳感器具備1020萬有效像素，支持從ISO100ISO3200的

29、感光度范圍，并支持720p的高畫質(zhì)動(dòng)態(tài)影像視頻拍攝。性能強(qiáng)大的Exmor R MOS配合BIONZ影像處理器，可以快速準(zhǔn)確地處理海量信息，使DSC TX1和WX1具備了手持夜景模式、全景拍攝、動(dòng)作防抖和每秒最高約10張。 三星電子公司提高CMOS傳感器靈敏度的背面照射（BSI：backside illumination）技術(shù)達(dá)到了實(shí)用化水平，2010年將批量生產(chǎn)產(chǎn)品。三家大型CMOS傳感器公司均將在2010年開始量產(chǎn)采用背面照射技術(shù)的 CMOS傳感器（BSI型CMOS傳感器）。三星在工藝技術(shù)方面將采用適于降低成本的方法。之所以著手從事BSI技術(shù)，是因?yàn)橥ㄟ^提高靈敏度能夠維持相同的靈敏度同時(shí)縮小

30、像素間距。據(jù)該公司估算，1.4m間距的BSI型能夠獲得與基于現(xiàn)有技術(shù)的FSI（Front Side Illumination）型1.75m間距產(chǎn)品相同的畫質(zhì)。同一像素間距，BSI型的靈敏度可以比FIS型高30。三星為在今后量產(chǎn)1.1m間距產(chǎn)品等間距更小的元件，將增加BSI型的比例。該公司計(jì)劃把2010年首批量產(chǎn)的BSI型CMOS傳感器做成支持1460萬像素和30幀/秒的元件。預(yù)計(jì)將配備于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)及高端手機(jī)等設(shè)備上4。編輯本段CCDCCD發(fā)展史CCD是于1969年由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell Labs）的維拉·博伊爾(Willard S. Boyle)和喬治·史密斯

31、（George E. Smith）所發(fā)明的。當(dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)室正在發(fā)展影像電話和半導(dǎo)體氣泡式內(nèi)存。將這兩種新技術(shù)結(jié)合起來后，波義耳和史密斯得出一種裝置，他們命名為“電荷氣泡元件”（Charge "Bubble" Devices）。這種裝置的特性就是它能沿著一片半導(dǎo)體的表面?zhèn)鬟f電荷，便嘗試用來做為記憶裝置，當(dāng)時(shí)只能從暫存器用“注入”電荷的方式輸入記憶。但隨即發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)能使此種元件表面產(chǎn)生電荷，而組成數(shù)位影像。到了70年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究員已引能用簡單的線性裝置捕捉影像，CCD就此誕生。有幾家公司接續(xù)此一發(fā)明，著手進(jìn)行進(jìn)一步的研究，包括快捷半導(dǎo)體（Fairchild Semic

32、onductor）、美國無線電公司（RCA）和德州儀器（Texas Instruments）。其中快捷半導(dǎo)體的產(chǎn)品率先上市，于1974年發(fā)表500單元的線性裝置和100x100像素的平面裝置。 發(fā)明者榮譽(yù)2006年元月，波義耳和史密斯獲頒電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）頒發(fā)的Charles Stark Draper獎(jiǎng)?wù)?，以表彰他們對CCD發(fā)展的貢獻(xiàn)。 北京時(shí)間2009年10月6日，2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)揭曉，瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將該獎(jiǎng)項(xiàng)授予一名中國香港科學(xué)家高錕(Charles K. Kao)和兩名科學(xué)家維拉·博伊爾(Willard S. Boyle)和喬治·史

33、密斯（George E. Smith）?？茖W(xué)家Charles K. Kao 因?yàn)椤霸诠鈱W(xué)通信領(lǐng)域中光的傳輸?shù)拈_創(chuàng)性成就” 而獲獎(jiǎng)，科學(xué)家因博伊爾和喬治-E-史密斯因“發(fā)明了成像半導(dǎo)體電路電荷藕合器件圖像傳感器CCD” 獲此殊榮。 編輯本段CCD簡介CCD，英文全稱：Charge-coupled Device，中文全稱：電荷耦合元件?？梢苑Q為CCD圖像傳感器。 CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。CCD上有許多排

34、列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。CCD廣泛應(yīng)用在數(shù)位攝影、天文學(xué)，尤其是光學(xué)遙測技術(shù)、光學(xué)與頻譜望遠(yuǎn)鏡，和高速攝影技術(shù)如Lucky imaging。CCD在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和掃描儀中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機(jī)中使用的是點(diǎn)陣CCD，即包括x、y兩個(gè)方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個(gè)方向，y方向掃描由掃描儀的機(jī)械裝置來完成。 傳真機(jī)所用的線性CCDCCD的加工工藝有兩種，一種是TTL工藝，一種是CMOS工藝，現(xiàn)在市場上所說的CCD和CMOS其實(shí)都是CCD，只不過是加工工藝不同，前者是毫安級的

35、耗電量，而后者是微安級的耗電量。TTL工藝下的CCD成像質(zhì)量要優(yōu)于CMOS工藝下的CCD。CCD廣泛用于工業(yè)，民用產(chǎn)品。 編輯本段CCD功能特性CCD圖像傳感器可直接將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。其顯著特點(diǎn)是：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動(dòng)，性能穩(wěn)定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍大；4.響應(yīng)速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；5.應(yīng)用超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產(chǎn)成本低。因此，許多采用光學(xué)方法測量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。 CCD工作原理CCD從功能上可分為線陣CCD和

36、面陣CCD兩大類。線陣CCD通常將CCD內(nèi)部電極分成數(shù)組，每組稱為一相，并施加同樣的時(shí)鐘脈沖。所需相數(shù)由CCD芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，結(jié)構(gòu)相異的CCD可滿足不同場合的使用要求。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，其光敏區(qū)是MOS電容或光敏二極管結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工藝相對較簡單。它由光敏區(qū)陣列與移位寄存器掃描電路組成，特點(diǎn)是處理信息速度快，外圍電路簡單，易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，但獲取信息量小，不能處理復(fù)雜的圖像(線陣CCD見圖1-3所示)。面陣CCD的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，它由很多光敏區(qū)排列成一個(gè)方陣，并以一定的形式連接成一個(gè)器件，獲取信息量大，能處理復(fù)雜的圖像。 編輯本段CCD的應(yīng)用四十年來，CCD器件及其應(yīng)用技術(shù)的研究取得

37、了驚人的進(jìn)展，特別是在圖像傳感和非接觸測量領(lǐng)域的發(fā)展更為迅速。隨著CCD技術(shù)和理論的不斷發(fā)展，CCD技術(shù)應(yīng)用的廣度與深度必將越來越大。CCD是使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料集成，它能夠根據(jù)照射在其面上的光線產(chǎn)生相應(yīng)的電荷信號，在通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成“0”或“1”的數(shù)字信號，這種數(shù)字信號經(jīng)過壓縮和程序排列后，可由閃速存儲(chǔ)器或硬盤卡保存即收光信號轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的電子圖像信號，可對被側(cè)物體進(jìn)行準(zhǔn)確的測量、分析。 含格狀排列像素的CCD應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)掃瞄儀與攝影機(jī)的感光元件。其光效率可達(dá)70%(能捕捉到70%的入射光)，優(yōu)于傳統(tǒng)菲林（底片）的2%，因此CCD迅速獲得天文學(xué)家的大量采用。 傳

38、真機(jī)所用的線性CCD影像經(jīng)透鏡成像于電容陣列表面后，依其亮度的強(qiáng)弱在每個(gè)電容單位上形成強(qiáng)弱不等的電荷。傳真機(jī)或掃瞄儀用的線性CCD每次捕捉一細(xì)長條的光影，而數(shù)碼相機(jī)或攝影機(jī)所用的平面式CCD則一次捕捉一整張影像，或從中擷取一塊方形的區(qū)域。一旦完成曝光的動(dòng)作，控制電路會(huì)使電容單元上的電荷傳到相鄰的下一個(gè)單元，到達(dá)邊緣最后一個(gè)單元時(shí)，電荷訊號傳入放大器，轉(zhuǎn)變成電位。如此周著復(fù)始，直到整個(gè)影像都轉(zhuǎn)成電位，取樣并數(shù)位化之后存入內(nèi)存。儲(chǔ)存的影像可以傳送到打印機(jī)、儲(chǔ)存設(shè)備或顯示器。 在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，CCD的應(yīng)用更是異彩紛呈。一般的彩色數(shù)碼相機(jī)是將拜爾濾鏡（ Bayer filter ）加裝在CCD上。每四

39、個(gè)像素形成一個(gè)單元，一個(gè)負(fù)責(zé)過濾紅色、一個(gè)過濾藍(lán)色，兩個(gè)過濾綠色(因?yàn)槿搜蹖G色比較敏感)。結(jié)果每個(gè)像素都接收到感光訊號，但色彩分辨率不如感光分辨率。 用三片CCD和分光棱鏡組成的3CCD系統(tǒng)能將顏色分得更好，分光棱鏡能把入射光分析成紅、藍(lán)、綠三種色光，由三片CCD各自負(fù)責(zé)其中一種色光的呈像。所有的專業(yè)級數(shù)位攝影機(jī)，和一部份的半專業(yè)級數(shù)位攝影機(jī)采用3CCD技術(shù)。目前，超高分辨率的CCD芯片仍相當(dāng)昂貴，配備3CCD的高解析靜態(tài)照相機(jī)，其價(jià)位往往超出許多專業(yè)攝攝影者的預(yù)算。因此有些高檔相機(jī)使用旋轉(zhuǎn)式色彩濾鏡，兼顧高分辨率與忠實(shí)的色彩呈現(xiàn)。這類多次成像的照相機(jī)只能用于拍攝靜態(tài)物品。 經(jīng)冷凍的CCD同

40、時(shí)在1990年代初亦廣泛應(yīng)用于天文攝影與各種夜視裝置，而各大型天文臺(tái)亦不斷研發(fā)高像數(shù)CCD以拍攝極高解像之天體照片。 CCD在天文學(xué)方面有一種奇妙的應(yīng)用方式，能使固定式的望遠(yuǎn)鏡發(fā)揮有如帶追蹤望遠(yuǎn)鏡的功能。方法是讓CCD上電荷讀取和移動(dòng)的方向與天體運(yùn)行方向一致，速度也同步，以CCD導(dǎo)星不僅能使望遠(yuǎn)鏡有效糾正追蹤誤差，還能使望遠(yuǎn)鏡記錄到比原來更大的視場。 一般的CCD大多能感應(yīng)紅外線，所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度(或趨近零照度)攝影機(jī)/照相機(jī)等。為了減低紅外線干擾，天文用CCD常以液態(tài)氮或半導(dǎo)體冷卻，因室溫下的物體會(huì)有紅外線的黑體幅射效應(yīng)。CCD對紅外線的敏感度造成另一種效應(yīng)，各種配備C

41、CD的數(shù)碼相機(jī)或錄影機(jī)若沒加裝紅外線濾鏡，很容易拍到遙控器發(fā)出的紅外線。降低溫度可減少電容陣列上的暗電流，增進(jìn)CCD在低照度的敏感度，甚至對紫外線和可見光的敏感度也隨之提升（信噪比提高）。 溫度噪聲、暗電流（dark current）和宇宙輻射都會(huì)影響CCD表面的像素。天文學(xué)家利用快門的開闔，讓CCD多次曝光，取其平均值以緩解干擾效應(yīng)。為去除背景噪聲，要先在快門關(guān)閉時(shí)取影像訊號的平均值，即為"暗框"(dark frame)。然后打開快門，取得影像后減去暗框的值，再濾除系統(tǒng)噪聲(暗點(diǎn)和亮點(diǎn)等等)，得到更清晰的細(xì)節(jié)。 天文攝影所用的冷卻CCD照相機(jī)必須以接環(huán)固定在成像位置，防止

42、外來光線或震動(dòng)影響；同時(shí)亦因?yàn)榇蠖鄶?shù)影像平臺(tái)生來笨重，要拍攝星系、星云等暗弱天體的影像，天文學(xué)家利用"自動(dòng)導(dǎo)星"技術(shù)。大多數(shù)的自動(dòng)導(dǎo)星系統(tǒng)使用額外的不同軸CCD監(jiān)測任何影像的偏移，然而也有一些系統(tǒng)將主鏡接駁在拍攝用之CCD相機(jī)上。以光學(xué)裝置把主鏡內(nèi)部份星光加進(jìn)相機(jī)內(nèi)另一顆CCD導(dǎo)星裝置，能迅速偵測追蹤天體時(shí)的微小誤差，并自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以矯正誤差而不需另外裝置導(dǎo)星。 一組用于紫外線影像處理用的CCD編輯本段CCD為什么能看到紅外線?其實(shí)在CCD中，本來就對紅外光有感應(yīng),能看到紅外線，例如：使用黑白攝像機(jī)從380nm-645nm 穿透率是約93% ,剛好就是可見光的范圍(紫-

43、靛-藍(lán)-綠-黃-橙-紅),就是彩虹的顏色嘛! 600多nm是紅色光,在它往右以”外”,就叫”紅外線”,是”紅色以外的光” 不是紅色的光,因?yàn)檠劬σ呀?jīng)看不到了,再來,380nm左右我們眼睛看到的是紫色,在380nm往左以”外”,就叫”紫外線”. 編輯本段CCD彩色數(shù)碼相機(jī)一般的彩色數(shù)碼相機(jī)是將拜爾濾鏡（Bayer filter）加裝在CCD上。每四個(gè)像素形成一個(gè)單元，一個(gè)負(fù)責(zé)過濾紅色、一個(gè)過濾藍(lán)色，兩個(gè)過濾綠色(因?yàn)槿搜蹖G色比較敏感)。結(jié)果每個(gè)像素都接收到感光訊號，但色彩分辨率不如感光分辨率。 用三片CCD和分光棱鏡組成的3CCD系統(tǒng)能將顏色分得更好，分光棱鏡能把入射光分析成紅、藍(lán)、綠三種色光

44、，由三片CCD各自負(fù)責(zé)其中一種色光的呈像。所有的專業(yè)級數(shù)位攝影機(jī)，和一部份的半專業(yè)級數(shù)位攝影機(jī)采用3CCD技術(shù)。 截至2005年，超高分辨率的CCD芯片仍相當(dāng)昂貴，配備3CCD的高解析靜態(tài)照相機(jī)，其價(jià)位往往超出許多專業(yè)攝攝影者的預(yù)算。因此有些高檔相機(jī)使用旋轉(zhuǎn)式色彩濾鏡，兼顧高分辨率與忠實(shí)的色彩呈現(xiàn)。這類多次成像的照像機(jī)只能用于拍攝靜態(tài)物品。 CCD它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許

45、多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。 CCD在攝像機(jī)里是一個(gè)極其重要的部件，它起到將光線轉(zhuǎn)換成電信號的作用，類似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機(jī)的性能。 衡量CCD好壞的指標(biāo)很多，有像素?cái)?shù)量，CCD尺寸，靈敏度，信噪比等，其中像素?cái)?shù)以及尺寸是重要的指標(biāo)。像素?cái)?shù)是指上感光元件的數(shù)量。攝像機(jī)拍攝的畫面可以理解為由很多個(gè)小的點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)像素。顯然，像素?cái)?shù)越多，畫面就會(huì)越清晰，如果沒有足夠的像素的話，拍攝出來的畫面的清晰度就會(huì)大受影響，因此，理論上的像素?cái)?shù)

46、量應(yīng)該越多越好。但像素?cái)?shù)的增加會(huì)使制造成本以及成品率下降，而且在現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)下，像素?cái)?shù)增加到某一數(shù)量后，再增加對拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯，因此，一般一百萬左右的像素?cái)?shù)對一般的使用已經(jīng)足夠了。 單攝像機(jī)是指攝像機(jī)里只有一片并用其進(jìn)行亮度信號以及彩色信號的光電轉(zhuǎn)換，其中色度信號是用上的一些特定的彩色遮罩裝置并結(jié)合后面的電路完成的。由于一片同時(shí)完成亮度信號和色度信號的轉(zhuǎn)換，因此難免兩全，使得拍攝出來的圖像在彩色還原上達(dá)不到專業(yè)水平的要求。為了解決這個(gè)問題，便出現(xiàn)了攝像機(jī)。，顧名思義，就是一臺(tái)攝像機(jī)使用了片。我們知道，光線如果通過一種特殊的棱鏡后，會(huì)被分為紅，綠，藍(lán)三種顏色，而這三種顏色就是

47、我們電視使用的三基色，通過這三基色，就可以產(chǎn)生包括亮度信號在內(nèi)的所有電視信號。如果分別用一片接受每一種顏色并轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)過電路處理后產(chǎn)生圖像信號，這樣，就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)。 和單相比，由于分別用個(gè)轉(zhuǎn)換紅，綠，藍(lán)信號，拍攝出來的圖像從彩色還原上要比單來的自然，亮度以及清晰度也比單好。但由于使用了三片，攝像機(jī)的價(jià)格要比單貴很多。 四色CCD是索尼公司在2003年推出的一種CCD新技術(shù)。四色即紅 綠 藍(lán) 品紅（RGBE）相對與傳統(tǒng)的三色（紅 綠 藍(lán)），四色CCD的色彩還原錯(cuò)誤率進(jìn)一步降低。因而使色彩還原更逼真。首款采用四色CCD的數(shù)碼相機(jī)是SONY DSCF828 一款面陣CCD數(shù)碼相機(jī)規(guī)格表

48、中的CCD一欄經(jīng)常寫著“1/2.7英寸CCD”等。這里的“1/2.7英寸”就是CCD的尺寸，實(shí)際上就是CCD對角線的長度。 現(xiàn)有的數(shù)碼相機(jī)一般采用1/2.7英寸、1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸的CCD。CCD是受光元件(像素)的集合體，接收透過鏡頭的光并將其轉(zhuǎn)換為電信號。在像素?cái)?shù)一樣的情況下，CCD尺寸越大單位像素就越大。這樣，單位像素可以收集更多的光線，因此，理論上可以說有利于提高畫質(zhì)。 但是，數(shù)碼相機(jī)畫質(zhì)的好壞不僅是由CCD決定的。鏡頭以及通過CCD輸出的電信號形成圖像的電路的性能等也能夠影響到相機(jī)的畫質(zhì)。所謂的“大尺寸CCD高畫質(zhì)”是不正確的。例如，雖然1/2.7英寸比1/1.8英

49、寸尺寸小，但配備1/2.7英寸CCD的數(shù)碼相機(jī)并沒有受到畫質(zhì)不好的批評。 現(xiàn)在，袖珍數(shù)碼相機(jī)日趨小巧輕便，出于設(shè)計(jì)上的考慮，其中大多采用1/2.7英寸的小型CCD。 編輯本段CCD數(shù)碼攝像機(jī)CCD攝像機(jī)的選擇和分類CCD結(jié)構(gòu)及工作原理CCD結(jié)構(gòu)包含感光二極管、并行信號寄存器、并行信號寄存器、信號放大器、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器等項(xiàng)目，將分別敘述如下； 1. 感光二極管（Photodiode） 2. 并行信號寄存器（Shift Register）：用于暫時(shí)儲(chǔ)存感光后產(chǎn)生的電荷。 3. 并行信號寄存器（Transfer Register）：用于暫時(shí)儲(chǔ)存并行積存器的模擬信號并將電荷轉(zhuǎn)移放大。 4. 信號放大器：用

50、于放大微弱電信號。 5. 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器：將放大的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 CCD的工作原理由微型鏡頭、分色濾色片、感光層等三層，將分別敘述如下； 1. 微型鏡頭 微型鏡頭為CCD的第一層，我們知道，數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。 2. 分色濾色片 分色濾色片為CCD的第二層，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個(gè)則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。首先，我們先了解一

51、下兩種分色法的概念，RGB即三原色分色法，幾乎所有人類眼鏡可以識(shí)別的顏色，都可以通過紅、綠和藍(lán)來組成，而RGB三個(gè)字母分別就是Red, Green和Blue，這說明RGB分色法是通過這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說CMYK，這是由四個(gè)通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來的顏色不及RGB的多。 原色CCD的優(yōu)勢在于畫質(zhì)銳利，色彩真實(shí)，但缺點(diǎn)則是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī)，在ISO感光度上多半不會(huì)超過400。相對的，補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細(xì)，但卻犧牲了部分影像的

52、分辨率，而在ISO值上，補(bǔ)色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設(shè)定在800以上 3. 感光層 感光層為CCD的第三層，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號，并將信號傳送到影像處理芯片，將影像還原。 CCD芯片就像人的視網(wǎng)膜，是攝像頭的核心。目前我國尚無能力制造，市場上大部分?jǐn)z像頭采用的是日本SONY、SHARP、松下、富士等公司生產(chǎn)的芯片，現(xiàn)在韓國三星等也有能力生產(chǎn)，但質(zhì)量就要稍遜一籌。 因?yàn)樾酒a(chǎn)時(shí)產(chǎn)生不同等級，各廠家獲得途徑不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在購買時(shí)，可以采取如下方法檢測：接通電源，連接視頻電纜到監(jiān)視器，關(guān)閉鏡頭光圈，看圖像全黑時(shí)是否有亮點(diǎn)，屏幕上雪花

53、大不大，這些是檢測CCD芯片最簡單直接的方法，而且不需要其它專用儀器。然后可以打開光圈，看一個(gè)靜物，如果是彩色攝像頭，最好攝取一個(gè)色彩鮮艷的物體，查看監(jiān)視器上的圖像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的還原景物的色彩，使物體看起來清晰自然；而殘次品的圖像就會(huì)有偏色現(xiàn)象，即使面對一張白紙，圖像也會(huì)顯示藍(lán)色或紅色。個(gè)別CCD由于生產(chǎn)車間的灰塵，CCD靶面上會(huì)有雜質(zhì)，在一般情況下，雜質(zhì)不會(huì)影響圖像，但在弱光或顯微攝像時(shí)，細(xì)小的灰塵也會(huì)造成不良的后果，如果用于此類工作，一定要仔細(xì)挑選。 1、依成像色彩劃分 彩色攝像機(jī)：適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。 黑白攝像機(jī)：適用于光

54、線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的位置或移動(dòng)時(shí)，可選用黑白攝像機(jī)。 2、依分辨率靈敏度等劃分 影像像素在38萬以下的為一般型，其中尤以25萬像素（512*492）、分辨率為400線的產(chǎn)品最普遍。 影像像素在38萬以上的高分辨率型。 3、按CCD靶面大小劃分 CCD芯片已經(jīng)開發(fā)出多種尺寸： 目前采用的芯片大多數(shù)為1/3”和1/4”。在購買攝像頭時(shí)，特別是對攝像角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。 4、按掃描制式劃分 PAL制、NTSC制。 中國采用隔行掃描（PAL）制式（黑白為CCIR），標(biāo)準(zhǔn)為625行，5

55、0場，只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標(biāo)準(zhǔn)制式。另外，日本為NTSC制式，525行，60場（黑白為EIA）。 5、依供電電源劃分 110VAC（NTSC制式多屬此類）； 220VAC 24VAC 12VDC 9VDC（微型攝像機(jī)多屬此類）。 6、按同步方式劃分 內(nèi)同步：用攝像機(jī)內(nèi)同步信號發(fā)生電路產(chǎn)生的同步信號來完成操作。 外同步：使用一個(gè)外同步信號發(fā)生器，將同步信號送入攝像機(jī)的外同步輸入端。 功率同步（線性鎖定，line lock）：用攝像機(jī)AC電源完成垂直推動(dòng)同步。 外VD同步：將攝像機(jī)信號電纜上的VD同步脈沖輸入完成外VD同步。 多臺(tái)攝像機(jī)外同步：對多臺(tái)攝像機(jī)固定外同步，使每一臺(tái)攝像機(jī)可

56、以在同樣的條件下作業(yè)，因各攝像機(jī)同步，這樣即使其中一臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到其他景物，同步攝像機(jī)的畫面亦不會(huì)失真。 7、按照度劃分，CCD又分為： 普通型 正常工作所需照度13LUX 月光型 正常工作所需照度0.1LUX左右 星光型 正常工作所需照度0.01LUX以下 紅外型 采用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像 CCD彩色攝像機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)CCD尺寸，亦即攝像機(jī)靶面。原多為1/2英寸，現(xiàn)在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。 CCD像素，是CCD的主要性能指標(biāo)，它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)越好。CCD是由面陣感光元素組成，每一個(gè)元素稱為像素，像素

57、越多，圖像越清晰。現(xiàn)在市場上大多以25萬和38萬像素為劃界，38萬像素以上者為高清晰度攝像機(jī)。 水平分辨率。彩色攝像機(jī)的典型分辨率是在320到500電視線之間，主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。分辨率是用電視線（簡稱線TV LINES）來表示的，彩色攝像頭的分辨率在330500線之間。分辨率與CCD和鏡頭有關(guān)，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān)，通常規(guī)律是1MHz的頻帶寬度相當(dāng)于清晰度為80線。 頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對越大。 最小照度，也稱為靈敏度。是CCD對環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD正常成像時(shí)所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（LUX），數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝像機(jī)可工作在很暗條件，23lux屬一般照度