浅谈数码感光元件的区别

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1、专业论文浅谈数码感光元件的区别摘要本人非光学领域的专业从业者，仅仅是从我所见到的部分现象与所能看到的部分文章和资料，加以总结，并且得出本文的最终结论的。如有纰漏，还望斧正。CCD和CMOS是图像传感器，当光线穿过人眼在视网膜上形成影像，背神经传递到大脑后，大脑会识别这些信息。这就是视觉成像的过程。CCD和CMOS就类似人的眼睛的视网膜一样。CCD和CMOS决定着图像质量的好坏。所以CCD和CMOS是数码相机的重要部件之一。关键词CCDCMOS超级CCDFoveonX3背照式CMOS一、感光元器件基本原理：1、CCD（Cha

2、rge-coupledDevice）中文全称：“电荷耦合元件”。CCD上植入的微小光敏物质称作像素。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。其作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。CCD和传统底片相比，CCD更接近于人眼对视觉的工作方式。只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运

3、作方式都已经定型。CCD的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。2、CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）中文全称“互补性氧化金属半导体”。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要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。3、超级CCD富士公司独家推出的SUPERCCD，SUPERCCD并没有采用常规正方形二极管，

4、而是使用了一种八边形的二极管，像素是以蜂窝状形式排列，并且单位像素的面积要比传统的CCD大。4、Foveonx3这是一种用单像素提供三原色的CMOS图像感光器技术。与传统的单像素提供单原色的CCD/CMOS感光器技术不同，X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光元素垂直叠在一起。同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍，提供更丰富的彩色还原度以及避免采用BayerPattern传统感光器所特有的色彩干扰。另外，由于每个像素提供完整的三原色信息，把色彩信号组合成图像文件的过程简单很多，降低了对图像处理的计算要求。采

5、用CMOS半导体工艺的X3图像感光器耗电比传统CCD小。5、SONY背照式CMOS技术2008年6月，索尼公司发布了背照式CMOS，称为ExmorR，并首先用在数款DV产品上。背照式CMOS影像从此开始快速发展，至今已有多个芯片厂商发布了该类型的产品，越来越多数码影像设备采用了此技术！背照式CMOS传感器的具体结构如上图所示(源自索尼资料，其他芯片厂家的产品可能在细节上有不同，但大体意思是相同的)，橙色的为光线路，黄色线为受光面。左边的传统式，明显看到光线通过微透镜后还需要经过电路层才能到达受光面，中途光线必然会遭到部分损

6、失(包括被阻挡或被减弱)。背照式CMOS传感器的元件则不同，在改变了结构后，光线通过微透镜后就可以直接到达感光层的背面，完成光电反应，从进光量上改善了感光过程。并且在对比装备了背照式CMOS传感器的相机和其他ccd与传统cmos相机的各档位ISO画质，大体的结论是在低ISO的时候，两者相差不大，但在高ISO时候的确有一定的提升。另外值得提及的一点就是，装备了背照式CMOS传感器的相机在低光环境的对焦能力大大加强，这是一个非常重要的提升。一、感光元器件的优缺点1、CCD的数码单反，图像饱和度较高，图像较为锐利，质感更加真实。

7、尤其是在低感光度下，成像有良好的表现。但是，从目前数码单反的表现来看，CCD的噪点随着感光度的升高而增加较快，高感光度下的噪点控制并不是CCD传感器的强项。也就是说，CCD传感器的优势表现在低感光度下，这时候能充分发挥CCD传感器的优势，比如色彩鲜艳，图像质感鲜活等等。CCD的另一个特点是，它的表面更容易形成静电场，所以比更容易吸附灰尘。2、CMOS的特性在某些程度上跟CCD完全相反。CMOS传感器在低感光度下的成像也非常干净，但是，采用CMOS传感器的数码单反成像看上去偏灰，色彩饱和度较低，质感和锐度的表现也要稍逊一筹。

8、但是，目前大多数CMOS具备硬件降噪机制，所以噪点随着感光度的升高增加较慢。所以，在高感光度下，CMOS传感器表现反而好过CCD传感器。CMOS的另一个优点是数据读取速度快。另外，CMOS相对CCD的功耗较低，除了省电以外，也相对较不容易吸附灰尘。3、超级CCD将像素旋转45度排列的结果是可以缩小对图像