感光元件

从像素、感光元件与画质谈数码相机的优劣名词解释：像素：“像素”（Pixel）是用来计算数码影像的一种单位，一个像素通常被视为图像的最小完整采样。

如同胶片摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是“像素”（Pixel）。

感光元件：感光元件是数码相机的核心，也是最关键的技术。

数码相机的发展道路，可以说就是感光元件的发展道路。

数码相机的感光元件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。

与传统相机相比，感光元件就是数码相机不用更换的“胶卷”。

画质：就是画面质量。

包括锐度、解析度、对比度、宽容度、细节表现、噪点控制、色域范围、色彩纯度、色彩饱和度、色彩平衡等等的综合体现。

数码相机的发展进程，展现在大众面前最直观的一点就是像素的飞速攀升。

口袋型数码相机（DC）的像素早已上升到了1600万以上，数码单反（DSLR）则到了2400万以上，而适马的SD1作为一款APS-C 画幅的相机，更是标称达到了4600万像素。

像素的高低，成了各商家产品的一大卖点，也成了大众买家津津乐道的话题。

那么，高像素就一定比低像素的相机优秀？当然不是，我们要明白，像素的高低仅仅决定图像的尺寸大小，在感光元件尺寸较大的DSLR上，较高的像素还意味着更多的细节和更加丰富的色彩表现。

像素的高低对我们有多大影响呢？第一，要明白我们买相机的目的是什么：日常生活记录，还是从事专业摄影？第二，要明白我们拍摄完的照片是存在电脑上收藏，还是冲印出来，或者用于杂志、海报等商业领域？我想，大多数的家庭会存于硬盘，挑选出满意的一部分再冲印出来入册，只有少部分用于商业活动。

那么，我们到底需要多高像素的照片呢？冲洗6寸照片的需求为1800×1200像素，300DPI，也就是仅需要216万像素；A4大小的精美杂志为2480×3508像素，即870万像素，即使跨版的A3尺寸印刷，1500万的像素也足够了。

光学传感器之Foveon X3感光元件[1]CCD[Charge-coupled Device] 电荷耦合元件,1969年有美国贝尔实验室的科学家发明。

是一种集成电路，上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影响转变成数字信号。

如今CCD已广泛应用于数码摄影的感光元件，天文学，光学遥测技术，光学与频谱望远镜，和高速摄影技术等领域。

含格状排列像素的CCD应用于数码相机、光学扫瞄仪与摄影机的感光元件。

其光效率可达70%（能捕捉到70%的入射光），优于传统软片的2%，因此CCD迅速获得天文学家的大量采用。

同时随着各领域的技术不同层面的要求越来越多的光线传感器开始采用COMS制程。

在今日，[2]COMS具有制造工艺简单，集成度高，功耗低，抗干扰能力强等优点。

所以发展很快，便于向大规模集成电路发展。

CMOS制程经常也被用来当作数位影像器材的感光元件使用，又称为主动像素传感器（Active Pixel Sensor），例如高分辨率数位摄影机与数码相机，尤其是片幅规格较大的数码单反相机更常见到CMOS的应用，另外消费型数码相机亦开始使用背面照射式CMOS，使成像得以提升。

[3]跟传统的CCD相比，由于CMOS每粒像素都设有放大器，所以数据传输速度很高。

虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOS的制程，只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的数位─类比转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数位讯号输出。

今天我们则要讨论的是COMS观光元件的衍生产物Foveon X3感光元件[Foveon X3是一种给数码相机使用的CMOS感光元件，由Foveon. Inc开发],目前Foveon X3感光元件被使用在Sigma相机上。

此种感光元件最有特色的地方在于他不同于现在市面上其他厂牌所使用的CCD/CMOS一个像素只能传感红、蓝、绿三种光波其中一种光波的强度，最后再与邻近的几个不同的像素统整资讯得。

摄像头感光元件近年来，随着科技的不断发展，摄像头已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

不管是手机、电脑、智能家居还是工业领域，都需要摄像头进行图像的捕捉、传输和处理。

而摄像头感光元件作为摄像头最核心的部分，对图像的质量和稳定性直接影响着摄像头的性能。

本文将介绍摄像头感光元件的种类、结构和优势。

一、 CCD感光元件CCD （Charge Coupled Device）感光元件是目前最常见的摄像头感光元件之一。

它由若干个像素组成，每个像素转换光能为电荷能力。

CCD的构架很简单，就是一堆同样布局的像素。

每个像素都有一个光电二极管，用来把光信号转换为电荷。

每个像素都使用多个3MOS传感器作为前端，将RGB三原色中的颜色分隔开来。

CCD感光元件的优势在于其高动态范围、抗干扰性好、颜色还原度高等特点。

当然，也有不足之处，比如功耗大、噪点随着曝光时间的增加而增加等。

目前，CCD感光元件已被应用于一些专业领域，如医学扫描、天文学观测等。

二、 CMOS感光元件CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）感光元件是近年来迅速发展起来的一种新型感光元件，它由一个逐行扫描电路构成，并且每个像素都有一个逻辑电路，可以直接输出数字信号。

CMOS的结构相比于CCD较为复杂，但若干年来其性能超越了CCD，成为目前市场上最主流的摄像头感光元件。

CMOS感光元件的优势在于成本低、低功耗、集成度高等特点。

此外，CMOS可以在自身上添加相应的内置电路，对信号进行处理和编码，产生更高质量的信号。

包括IMX322和OV4689，基于全离子阱带的夏普技术、Samsung SmartSens，它们可以用于安防、车载摄像头等领域。

三、BSI-CMOS感光元件BSI-CMOS（Backside Illuminated CMOS）感光元件，直译为背照式CMOS感光元件，是一种将制造工艺倒过来制造出来的一款感光元件。

感光元件面积焦距计算公式在摄影和光学领域中，焦距是指透镜或镜头的焦点到物体的距离，是光学系统的一个重要参数。

而感光元件的面积则是指摄像机或相机感光元件的有效面积，也是摄影中的一个重要参数。

两者的关系可以通过一个简单的计算公式来表示，这个公式可以帮助摄影师和光学工程师更好地理解和设计光学系统。

首先，让我们来看一下感光元件面积和焦距的定义。

感光元件面积通常用平方毫米或平方厘米来表示，它决定了摄像机或相机的成像质量和灵敏度。

面积越大，成像质量越好，灵敏度越高。

焦距则是透镜或镜头的一个重要参数，它决定了成像的大小和清晰度。

焦距越长，成像越大，清晰度越高。

接下来，让我们来推导感光元件面积和焦距的计算公式。

假设一个光学系统由一个透镜和一个感光元件组成，透镜的焦距为f，感光元件的面积为A。

根据光学成像的基本原理，我们可以得到以下关系：焦距f = (物体距离×像距离) / (物体距离+像距离)。

其中，物体距离是物体到透镜的距离，像距离是像到透镜的距离。

根据这个关系，我们可以得到感光元件面积和焦距的计算公式：A = (f × f) / (f × f)。

这个公式可以帮助我们计算出感光元件的面积和焦距之间的关系。

通过这个公式，我们可以看到，感光元件的面积和焦距是成正比的关系，也就是说，焦距越长，感光元件的面积就越大。

这也是为什么一些长焦镜头或望远镜通常配备较大的感光元件的原因。

除了这个基本的计算公式之外，还有一些其他因素也会影响感光元件的面积和焦距之间的关系。

比如，光圈的大小、透镜的折射率、感光元件的灵敏度等等。

这些因素都会对感光元件的面积和焦距产生影响，因此在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素来确定最佳的光学系统设计方案。

总之，感光元件面积焦距计算公式是摄影和光学领域中一个重要的公式，它可以帮助我们更好地理解和设计光学系统。

通过这个公式，我们可以计算出感光元件的面积和焦距之间的关系，从而为摄影师和光学工程师提供更好的设计方案和技术支持。

数码相机感光元件选购攻略感光元件面对数码相机多达几十种的品牌、上千款型号的产品，以及不计其数的经销商，消费者该如何选择适合自己的数码相机产品呢？今天我们结合前面的数码相机横向评测以及前沿技术的内容，从影像核心感光元件(CCD和CMOS)的角度帮助大家选择适合自己的数码相机产品。

在数码相机中有3个核心部件直接影响画质，它们分别是镜头、感光元件和图像处理系统。

提到数码相机的感光元件我们首先要了解CCD和CMOS这两个名词，它们是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。

感光器件的面积越大，也教师CCD/CMOS面积越大，相同时间段中捕获的光线就越多，感光性能就越好，信噪比越高。

感光元件的尺寸影响成像效果的关键因素感光元件的尺寸影响成像效果的关键因素感光元件的尺寸是影响感光元件成像效果的一个关键因素。

传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为胶卷的宽度(包括齿孔部分)，35mm胶卷的感光面积为36mmx24mm(长x 宽)。

换算到数码相机，感光面积的对角长度越接近35mm，CCD/CMOS尺寸就越大。

在单反数码相机中，很多都是拥有接近35mm对角线长度的CCD/CMOS，例如尼康的DX幅面，传感器尺寸面积达到23.6mmx15.8mm，比消费级数码相机要大很多，而佳能EOS 1Ds 系列和尼康FX系列的传感器尺寸为36mmx24mm，达到了35mm胶卷的成像面积，称之为全画幅相机，当然成像质量也相对较好。

现在市面上的消费级数码相机的感光元件主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/2.3英寸等几种。

传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。

比如1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机。

而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。

但如果在增加CCD/CMOS像素量的同时，维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。

数码相机的感光元件原理数码相机的感光元件是实现图像捕捉功能的关键部件，它能够将光信号转化为电信号，从而实现图像的数字化。

在这篇文章中，我们将讨论数码相机的感光元件原理。

一、CCD（电荷耦合器件）感光元件CCD是数码相机最常用的感光元件之一，它的工作原理基于电荷耦合器件的原理。

CCD由一系列的光电二极管组成，在光照下每个光电二极管都会产生电荷。

这些电荷被电荷传输控制器逐行转移到图像传感器中进行存储和处理。

CCD感光元件分为两个主要的部分：感光区和垂直传输区。

感光区接收光线，将光信号转化为电荷存储在感光元件内部。

而垂直传输区负责将感光元件产生的电荷转移到图像传感器的存储单元，这样就能够保留图像的信息。

二、CMOS（互补金属氧化物半导体）感光元件CMOS感光元件是另一种常见的数码相机感光元件，它的工作原理与CCD有所不同。

CMOS感光元件内部的每个像素都包含了一个光电二极管和一个放大器。

当光照到达光电二极管时，它会产生电荷，并通过放大器被转化为电压信号。

CMOS感光元件具有制造过程简单、功耗低、集成度高等优势。

此外，由于CMOS感光元件的每个像素都具备独立的放大器，因此它具备了像素级别的控制能力，能够在图像传感器上进行更灵活的处理和控制。

三、CCD与CMOS的对比CCD感光元件和CMOS感光元件在原理和结构上存在一些差异，这也导致了它们在某些方面的不同性能和应用特点。

1. 器件结构差异：CCD感光元件采用串行传输方式，电荷沿垂直传输区被逐行转移；而CMOS感光元件则采用平行传输方式，每个像素都具有独立的读出电路。

2. 噪声和灵敏度：CCD感光元件通常具有较低的噪声水平，可以捕捉细节丰富的图像；而CMOS感光元件由于放大器与像素尺寸很接近，容易受到噪声的影响。

3. 功耗和速度：由于CMOS感光元件的器件结构更为复杂，因此功耗较高；而CCD感光元件则可以实现较快的传输速度。

四、总结数码相机的感光元件是实现图像捕捉功能的关键部件，CCD和CMOS是其中最常见的两种类型。

数码相机参数详解默认分类 2008-10-30 18:52 阅读684 评论2字号：大中小数码相机各参数详解一、感光器件提到数码相机，不得不说到就是数码相机的心脏——感光元件。

与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”就是其成像感光元件，而且是与相机一体的，是数码相机的心脏。

感光器是数码相机的核心，也是最关键的技术。

数码相机的发展道路，可以说就是感光器的发展道路。

目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。

1.感光元件工作原理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。

目前有能力生产CCD 的公司分别为：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本厂商。

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。

相机的感光元件
相机的感光元件是指用来接收光线并转换成电信号的部件，它是相机成像的核心组成部分。

目前常见的相机感光元件主要有两种类型：CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）和CCD（Charge-Coupled Device）。

1. CMOS感光元件：
- CMOS感光元件是目前主流的相机感光元件，它由成百上千万个像素组成，每个像素都有一个光敏二极管和相应的放大电路。

- CMOS感光元件具有低功耗、高速度、低成本等优点，适用于相机、手机、摄像机等各种成像设备。

- CMOS感光元件可以通过调节像素的电压来实现电子快门、增益调节等功能，具有较高的灵活性和可编程性。

2. CCD感光元件：
- CCD感光元件是较早期的相机感光元件，它采用一系列光电二极管阵列来接收光信号，并将其转换成电荷。

- CCD感光元件具有较高的灵敏度和成像质量，但功耗较高、速度较慢，适用于一些对成像质量要求较高的应用场景，如天文摄影、专业摄影等。

CMOS和CCD感光元件的选择取决于具体的应用需求和成像要求。

随着技术的不断进步，CMOS感光元件在成像质量、功耗和成本等方面不断提升，已经逐渐取代了CCD感光元件成为主流。

在选择相机时，摄影师可以根据自己的拍摄需求和预算考虑感光元件类型，以获得最佳的成像效果。

目前市场上主流摄像头使用的感光元件主要是CCD和CMOS两种。

它们的作用相当于传统相机中的底片。

CCD的分辨率高，色彩还原逼真，已经成为百万像素级的数码摄影器材里的主角，但是其价格昂贵；与CCD相比，CMOS具有节能及成本低等特点，而且在百万像素内CMOS 的感光效果完全可以和CCD媲美，因而摄像头几乎全都采用CMOS作为感光元件。

由于中国的网络带宽并不支持高清晰视频的流畅传送，所以摄像头无论是使用CCD图像传感器还是CMOS图像传感器，在最终的屏幕显示效果上不会有太大的差异。

所以没必要苛求摄像头是否使用了CCD图像传感器。

目前市场上的摄像头产品采用的CMOS品牌较多，主要有HYNIX，MICRON，OMNIVISION，PIXART，CISENSOR，PIXPLUS，AGILENT，ICMEDIA，TASC等等前四家的市场占有率达到90%数字信号处理芯片DSP是摄像头中最重要的组成部分了，它的作用是：将感光芯片获取的数据及时快速地传到电脑中并刷新感光芯片，因此控制芯片的好坏，直接决定画面品质（比如色彩饱和度、清晰度）与流畅度，是否有不断升级的驱动程序也比较重要，新驱动可以赋予其更强大的功能和使用效果。

现在市面上摄像头使用的数字信号处理芯片DSP多是出自中星微（Vimicro），据说前几个月有一家媒体搞产品评测，在市场上随机购买了20款摄像头，拆开后发现居然有19款用的都是中星微（Vimicro）的301P，呵呵，简直太牛了。

剩下一款不是中星微的还是十万像素的低端产品所有的厂商的CMOS感光元件和中星微的芯片配合都非常好，中星微是业内唯一对所有CMOS都有很好支持的DSP，被业内公认为成熟的解决方案。

在价格方面，、根据品牌，制造工艺，材料选用和应用软件等不同，中星微芯片的摄像头产品零售价通常在100-150之间元左右。

别上像素的当挑选摄像头像素是衡量摄像头优劣的重要指标之一，所以商家们也经常鼓吹高像素以博得消费者欢心。

感光元件 CCD及CMOS 对比介绍为了便于大家了解数码相机感光元件CCD或COSM。

其性能优劣，各有千秋。

以下的文章是网上流传，加以转载：CCD 英文全名 Charge Coupled Device，感光耦合元件，CCD为数位相机中可记录光线变化的半导体，通常以百万像素〈megapixel〉为单位。

数位相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的解析度，也代表着这台数位相机的 CCD 上有多少感光元件。

CCD 主要材质为硅晶半导体，基本原理类似 CASIO 计算机上的太阳能电池，透过光电效应，由感光元件表面感应来源光线，从而转换成储存电荷的能力。

简单的说，当 CCD 表面接受到快门开启，镜头进来的光线照射时，即会将光线的能量转换成电荷，光线越强、电荷也就越多，这些电荷就成为判断光线强弱大小的依据。

CCD 元件上安排有通道线路，将这些电荷传输至放大解码原件，就能还原所有CCD上感光元件产生的讯号，并构成了一幅完整的画面。

此一特性，使得 CCD 通用在数位相机〈Digital Camera〉与扫瞄器〈Scanner〉上，作为目前最大宗之感光元件来源。

ＣＭＯＳ英文全名 Complementary metel-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体，CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体，外观上几乎无分轩轾。

但，CMOS的製造技术和CCD 不同，反而比较接近一般电脑晶片。

CMOS的材质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晶片纪录和解读成影像。

然而，CMOS因为在画素的旁边就放置了讯号放大器，导致其缺点容易出现杂点，特别是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，更使得杂讯难以抑制。

CCD和CMOS相机的成像特点对比：CCD采用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，尤其是在低感光度下，成像有良好的表现。