像素决定一切?CCD技术全剖析
2005-03-23 12:10:00 蜂鸟网 作者: [原创]
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超级CCD的另一意义是使CCD的面积与像素矛盾得以缓和。因为要提高影像质量就必须增加CCD的像素,因此在CCD尺寸一定的情况下,增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小,其感光性能越低,信噪比越低,动态范围越窄,因此这种方法不能无限制地增大分辨率,所以,如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率,只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难,成品率也比较低,因此成本也一直降不下来,这一矛盾对于CCD而言是难以克服的。“超级”CCD的设计可以使这一矛盾得以缓和。其像素按45度角排列为蜂窝状后,控制信号通路被取消,节省下的空间使光电二极管得以增大,而八角形的光电二极管因更接近微透镜的圆形,从而可以比矩形光电二极管更有效的吸收光。光电二极管的加大和光吸收效率的提高使每个像素的吸收电荷增加,从而提高了CCD的感光度和信噪比。
三、技术的新旧
同样是超级CCD,第三代和第四代的成像质量都会有较大的差别,第四代超级CCD是富士在2003年1月22日发布的CCD,它包括了超级CCD HR和超级CCD SR。
超级CCD HR在图像感应器细微化方面迈出了一大步,它能在一块1/1.7英寸的芯片上总共集成663万像素*。配备这种图像感应器的数码相机能生成1230万记录像素,因此输出图像具备极高的分辨率。
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采用了富士第4代超级CCD的相机F700
和超级CCD HR一样,采用了细微化技术的超级CCD SR动态范围达到了以前产品的4倍以上。同样地,它也能够在一块1/1.7英寸的芯片上总共集成670万像素*(335万S像素和335万R像素)(注:*指截止2003年1月,1/1.7英寸CCD的最大像素数)。
第四代超级CCD SR 整合了高感光度的S像素(大像素)和起到拓宽动态范围作用的R像素(小像素)。通过合成这两种像素,在各种场景中第四代超级CCD SR 能够传递更高的感光度和更宽的动态范围。
CCD在今年的新技术方面还有索尼的四色滤光技术。2003年7月16日,Sony公司正式宣布将会在自己全新的消费级CCD产品上采用全新的四色滤光技术,这项全新的技术无疑会为整个数码相机业界的发展带来全新的概念,Sony 800万像素F828数码相机产品就是采用了此类全新CCD设计生产的。
众所周知,传统的感光无非红绿蓝RGB三色,数码相机所应用的CCD/CMOS感光单元是采用彩色滤光片原理,每个像素各感应不同的颜色,然后再将这些颜色重新组合成一个有效像素。按照传统的光感测方式,在单一的感光层必须采集红绿蓝RGB三个色光,因此CCD或者CMOS必须被设计成为马赛克方式排列,而传统感光标准是对绿色光采集50%光量,对红色和蓝色各采集25%光量,每个像素各感应不同的颜色,然后再通过数字模块转换将色彩仿真组合成为影像输出。虽然说有不少业界厂商一直在针对CCD/CMOS的排列感光进行修正调整,并不断推出新排列或者新光感标准的产品,但是都在本质上相对从前没有很大的差别,直到今天:Sony作为业界CCD巨头推出新的概念――四色滤光技术。
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索尼推出的带四色滤光技术的CCD
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