定义:所谓数码相机感光元件就相当于传统相机的胶卷,是数码相机记录信息的载体.
分类:如今的数码相机感光器组件主要有两种,一是CMOS(互补金属氧化物导体),制造成本低但图像效果不算太好,另一种是CCD(电荷藕合),价格要比CMOS的高,但在同像素值下成像效果要比CMOS好。(高端CMOS感光器件,不在消费类数码相机讨论范畴)
CCD
CCD:电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。
CCD的尺寸:CCD尺寸与电视机一样是指对角长度,用英寸来表示,如“1.27英寸”。像素数相同的情况下,CCD越大,画质也就越好。
CCD分类:目前市场上的CCD也分为两种。一种为RGB原色CCD,一种是CYMG补色CCD。两者都有不同优点,如果只是使用屏幕看相片,则使用原色CCD的数码相机应该是比较好,因为一般屏幕是用色光RGB模式色彩表现;如果使用者常常需要将档案输出成照片或是从事印刷输出,那么使用补色CCD是比较适当。目前市场上销售的数码相机大多使用了索尼公司生产的CCD,如索尼、佳能、奥林巴斯等等;松下使用自产CCD。富士的大多数产品也是使用自产的SUPER CCD。就家用机型来说CCD的个体差异近乎微妙。
CMOS
CMOS:互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
CCD和CMOS对比
ISO 感光度差异:由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此 相同像素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。
成本差异:CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程,可以一次整合全部周边设施于单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失;相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯,必须另辟传输通道,如果通道中有一个像素故障(Fail),就会导致一整排的 讯号壅塞,无法传递,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边,CCD的制造成本相对高于CMOS。
解析度差异:在第一点“感光度差异”中,由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂,其感光开口不及CCD大, 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过,如果跳脱尺寸限制,CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难
噪点差异:由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的 ADC 放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的CCD,CMOS最终计算出的噪点就比较多。
耗电量差异:CMOS的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出;但CCD却为被动式, 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特(V)以上的水平,因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。
发展:CCD是目前比较成熟的成像器件,CMOS被看作未来的成像器件。