取代传统底片的数位感光元件 CCD
〈图:NikonD100CCD特写〉CCD英文全名ChargeCoupledDevice,感光耦合元件
CCD(ChargeCoupledDevice,感光耦合元件〉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〈DigitalCamera〉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ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,互补性氧化金属半导体
CMOS和CCD一样同为在数位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的制造技术和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。
CMOS对抗CCD的优势在于成本低,耗电需求少,便于制造,可以与影像处理电路同处于一个晶片上。但由于上述的缺点,CMOS只能在经济型的数位相机市场中生存。不过,新一代『FillFactorCMOS』成为解决这个难题的救星,FillfactorCMOS属于此型感测器中最先进的制程技术。最大的差别在于提高FillFactor(单一画素中可吸收光的面积对整个画素的比例),有效做到提升敏感度、放大CMOS面积(全片幅)和降低杂讯的影响。再将FillFactorCMOS与CCD感光器比较发现,CCD受限于良率和结构制程,面积越小,画素越高,相对成本也就越低;FillFactorCMOS刚好相反,由于感光开口加大,FFCMOS可以挑战更高画素,更大面积(全片幅),甚至就产出比例来说,FFCMOS单一晶圆的附加价值更大。
由于FillFactorCMOS技术的特殊性,自身拥有晶圆生产设备的日本Canon可以说是最早体悟到FillFactorCMOS的市场潜力。CanonEOSD30是该公司最早选择以FFCMOS当感光元件数位DSLR产品,低廉的价格颇受消费者支持。虽然,EOSD30的画质表现普通,不过,后续的研究整合了完整的图像处理引擎等,更高速且尖端的影像技术,今日,采用大画素、全片幅之FillFactorCMOS已经成为主流,高阶旗舰级全片幅数位机身包括:Canon1DsMarkII、KodakDCSPro/c也全面采用FillfactorCMOS。