影像傳感器是區分膠片相機與數碼相機的決定性部件

CCD與CMOS的區別

主流感光元件分為CCD和CMOS,下面就來詳細介紹一下它們含義和差異。CCD與CMOS作為數碼單反相機的影像傳感器中最為常用的兩種類型,是區分膠片相機與數碼相機的決定性部件。

影像傳感器是區分膠片相機與數碼相機的決定性部件

CCD又稱“電荷耦合器”是“Charge Coupled Devices”的縮寫,材料是半導體。是由大量的獨立光敏元件組成。光線通過鏡頭照射在CCD上,把它轉換成電荷,每個元件的電荷數據量取決於它所感受的光感強度。當按下快門時,CCD就會將光敏元件的信息數送到轉換器上,模擬信號經過轉換器處理成數字信號,數字信號經過壓縮後存入相機的內存中。這時就能看到所拍攝的影像了,此次程序只在一瞬間就完成了。

CMOS又稱為“互補性金屬氧化物半導體”,是“Complementary Metal-Oxide Semiconductor”的縮寫。它的結構相對CCD較為簡單,與集成的電路大致相同,所以價格比較低。它是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,並使其在CMOS上共存著帶N級(負電)和帶P級(正電)的半導體,利用這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片記錄並解讀成影像。

影像傳感器是區分膠片相機與數碼相機的決定性部件

CCD和CMOS在數碼相機中的功能是一樣的,都是通過某種技術完成光電轉換工作,但由兩種感光元件的工作原理可以看出CCD的優勢是成像質量高,但是由於製作工藝複雜,只有少數的廠家能夠掌握。另外,CCD在處理噪點方面具有著十分出色的能力,但是因為其造價十分昂貴,而且面積越大造價越高,同時耗電量也就越大,所以一般在全畫幅的相機上很少使用CCD作為感光元件。而CMOS完全使用標準的芯片製造流程,也就是和現在絕大部分芯片廠兼容的製造流程,這就使得芯片代工廠都可以進行生產,價格也就下降了許多,雖然早期的CMOS容易產生噪點,不過在新的電路設計及運算方式的改進下,目前已經克服這一問題,同時,CMOS的另一個優勢就是省電,與相同規格的CCD相比,CMOS所耗費的功率僅是CCD的百分之一,非常省電。

另外,CCD和CMOS的圖像數據掃描方法上有很大的差別。CMOS可以在每個像素基礎上進行信號放大,採用這種方法可以節省無效的傳輸操作,只需少量的能量消耗就能進行快速數據掃描,同時噪點也有所降低,這也就是佳能公司的像素內電荷完全轉送技術。

影像傳感器是區分膠片相機與數碼相機的決定性部件

CCD與CMOS的優缺點對比表

目前佳能公司從便攜式數碼相機到專業級數碼單反相機全部採用CMOS感光元件。尼康公司在沒有生產全畫幅數碼單反相機之前,大部分相機採用CCD作為感光元件,但是由於CCD本身的性能不適合作為大尺寸的感光元件,且造價極高,所以近年來尼康也全部改用了CMOS作為了感光元件。這也充分說明,在更大尺寸的感光元件時,CMOS相對於CCD來說還是佔據著明顯的優勢。


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