提到數碼相機, 不得不說到就是數碼相機的心臟——感光元件。 與傳統相機相比, 傳統相機使用“膠捲”作為其記錄資訊的載體, 而數碼相機的“膠捲”就是其成像感光元件, 而且是與相機一體的, 是數碼相機的心臟。 感光器是數碼相機的核心, 也是最關鍵的技術。 數碼相機的發展道路, 可以說就是感光器的發展道路。 目前數碼相機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(互補金屬氧化物導體)器件。
感光元件工作原理
電荷藕合器件圖像感測器ccd(charge coupled device), 它使用一種高感光度的半導體材料製成,
ccd和傳統底片相比, ccd 更接近於人眼對視覺的工作方式。 只不過, 人眼的視網膜是由負責光強度感應的杆細胞和色彩感應的錐細胞, 分工合作組成視覺感應。 ccd經過長達35年的發展, 大致的形狀和運作方式都已經定型。
互補性氧化金屬半導體cmos(complementary metal-oxide semiconductor)和ccd一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體。 cmos的製造技術和一般電腦晶片沒什麼差別, 主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體, 使其在cmos上共存著帶n(帶–電) 和 p(帶+電)級的半導體, 這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。 然而, cmos的缺點就是太容易出現雜點, 這主要是因為早期的設計使cmos在處理快速變化的影像時, 由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。
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,
在相同解析度下, cmos價格比ccd便宜, 但是cmos器件產生的圖像品質相比ccd來說要低一些。 到目前為止, 市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用ccd作為感應器;cmos感應器則作為低端產品應用於一些攝像頭上, 若有哪家攝像頭廠商生產的攝想頭使用ccd感應器, 廠商一定會不遺餘力地以其作為賣點大肆宣傳, 甚至冠以“數碼相機”之名。 一時間, 是否具有ccd感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。
cmos影像感測器的優點之一是電源消耗量比ccd低, ccd為提供優異的影像品質, 付出代價即是較高的電源消耗量, 為使電荷傳輸順暢, 雜訊降低, 需由高壓差改善傳輸效果。 但cmos影像感測器將每一畫素的電荷轉換成電壓, 讀取前便將其放大, 利用3.3v的電源即可驅動, 電源消耗量比ccd低。 cmos影像感測器的另一優點, 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影像感測器只需一組電源, ccd卻需三或四組電源, 由於adc與訊號處理器的制程與ccd不同, 要縮小ccd套件的體積很困難。 但目前cmos影像感測器首要解決的問題就是降低雜訊的產生, 未來cmos影像感測器是否可以改變長久以來被ccd壓抑的宿命,