關(guān)于感光器CMOSCCD的尺寸

1、關(guān)于感光器CMOS/CCD的尺寸2008-07-08 12:09     說到CCD的尺寸，其實是說感光器件的面積大小，這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積越大，也即CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是數(shù)碼相機用來感光成像的部件，相當于光學傳統(tǒng)相機中的膠卷。    CCD上感光組件的表面具有儲存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當其表面感受到光線時，會將電荷反應(yīng)在組件上，整個CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號，就構(gòu)成了一個完整的畫面。    如果分解

2、CCD，你會發(fā)現(xiàn)CCD的結(jié)構(gòu)為三層，第一層是“微型鏡頭”，第二層是“分色濾色片”以及第三層“感光層”。    第一層“微型鏡頭”    我們知道，數(shù)碼相機成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴展CCD的采光率，必須擴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為傳感器的開口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。    第二層是“分色濾色片”    CCD的第二層是“分色濾色片”，目前有兩種分色方

3、式，一是RGB原色分色法，另一個則是CMYK補色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點。首先，我們先了解一下 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別的顏色，都可以通過紅、綠和藍來組成，而RGB三個字母分別就是Red, Green和Blue，這說明RGB分色法是通過這三個通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說CMYK，這是由四個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，但缺點則是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般采用原色C

4、CD的數(shù)碼相機，在ISO感光度上多半不會超過400。相對的，補色CCD多了一 個Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細，但卻犧牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，補色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設(shè)定在800以上    第三層：感光層    CCD的第三層是“感光片”，這層主要是負責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。    傳統(tǒng)的照相機膠卷尺寸為35mm，35mm為膠卷的寬度（包括齒孔部分），35mm膠卷的感光面積為36 x 24mm。換算到數(shù)碼相機，對角長度

5、約接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在單反數(shù)碼相機中，很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例 如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面積達到23.7 x 15.6，比起消費級數(shù)碼相機要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸為36 x 24mm，達到了35mm的面積，所以成像也相對較好。    現(xiàn)在市面上的消費級數(shù)碼相機主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四種。CCD/CMOS尺寸越大，感光面積越大，成像效果 越好。1/1.8英寸的300萬像素相機效果通常好于1/2.7英寸的400萬像素相機(后者的感光面積只有前者

6、的55%)。而相同尺寸的CCD /CMOS像素增加固然是件好事，但這也會導致單個像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同時想維持現(xiàn)有的圖像質(zhì) 量，就必須在至少維持單個像素面積不減小的基礎(chǔ)上增大CCD/CMOS的總面積。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比較困難，成本也非常高。因 此，CCD/CMOS尺寸較大的數(shù)碼相機，價格也較高。感光器件的大小直接影響數(shù)碼相機的體積重量。超薄、超輕的數(shù)碼相機一般CCD/CMOS尺寸也小，而越專業(yè)的數(shù)碼相機，CCD/CMOS尺寸也越大。    目前數(shù)碼相機的成像器件面積都小于普通的135膠卷（即3

7、5mm膠卷相機）的面積，所以其鏡頭焦距很短，說到其鏡頭焦距時常不會涉及到其實際的物理焦距，而說與其視角相當?shù)?5mm（國內(nèi)的135）相機的鏡頭焦距，也就是說，其“鏡頭的視角相當于XX”。常見CCD尺寸    35mm膠片的尺寸是36 x 24mm，也就是我們平時在照相機館中看到的最為普遍的那種膠卷，由于35mm焦長的廣泛使用，因此它成為了一種標尺，就像我們用米或者公斤來度衡長度和 重量一樣，35mm成為我們判斷鏡頭視野度的一種標注。例如，28mm 焦長可以實現(xiàn)廣角拍攝，35mm焦長就是標準視角，50mm鏡頭是最接近人眼自然視角的，而380mm鏡頭就屬于超望遠視角，

8、可捕捉遠方的景物。常見傳感器尺寸與35mm膠片的關(guān)系    根據(jù)相機的光學原理，焦長越小，視角就越大，焦長越大，視角就越小，這對于數(shù)碼相機和傳統(tǒng)相機而言都是不變的道理。現(xiàn)在相機的焦長都是由mm（毫米）來標 注的，而無論相機的類型是什么：35mm傳統(tǒng)相機,、APS或者數(shù)碼相機。鏡頭的焦長代表的是鏡頭和對焦面之間的距離，對焦面可以是膠片或者傳感器。更準 確地定義應(yīng)該是“焦長等于對焦點和鏡頭光學中心之間的距離”。    現(xiàn)在通常的數(shù)碼相機的焦長都非常的短，這是因為絕大多數(shù)數(shù)碼相機的傳感器都很小，往往對角線長度還不到一英時，為了在這么小的傳感

9、器上能夠成像感光，因此鏡頭和對焦面之間的距離就很小，這就是為什么數(shù)碼相機鏡頭的焦長數(shù)值都很小的緣故。   不過在數(shù)碼相機上采用35mm等值來表現(xiàn)焦長，并非是人們不習慣數(shù)碼相機上的焦長過短，而是因為每款數(shù)碼相機上標注的實際焦長往往獲得的視野不一樣，比如 都是618mm焦長范圍，但是不同的數(shù)碼相機上這個焦長所表現(xiàn)出來的效果往往是不一樣的。這是由于數(shù)碼相機采用的傳感器各有所別。    我們來看看3種不同CCD的表現(xiàn)效果： 采用210萬CCD的尺寸是1/2" 采用330萬像素的CCD尺寸是1/1.8 采用400萬像素CCD的尺寸是2/3 這三款CCD不僅對角線尺寸不同而且所含有的像素值也不同。這里我們需要注意的一個問題是，組成畫面的像素和焦長之間是沒有必然聯(lián)系的。很多具有不同像 素值傳感器的數(shù)碼相機有很多相同的地方，比如具有相同的鏡頭和機身設(shè)計等等，如果這些傳感器具有相同的物理尺寸，那么它們的35mm等值焦長就肯定是相同 的。反過來說，這些數(shù)碼相機上為CCD配套的鏡頭都具有相同的焦長，比如8mm，但是CCD