感測器尺寸

感測器尺寸

說到感測器尺寸,其實是說感光器件的面積大小,但是使用感測器的對角線表示。這裡就包括了CCDCMOS。感光器件的面積越大,CCD/CMOS面積越大,捕捉的光子越多,感光性能越好,信噪比越高。

感測器尺寸越大,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於1/2.7英寸的400萬像素相機(後者的感光面積只有前者的55%)。而相同尺寸的感測器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。 感測器尺寸較大的數位相機,價格也較高。感光器件的大小直接影響數碼 相機的體積重量。超薄、超輕的數位相機一般感測器尺寸也小,而越專業的數位相機,感測器尺寸也越大。

基本介紹

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主要參數

格式
寬度
長度
對角線
面積
焦距係數
代表機型
中畫幅
33.0
44.0
55.0
1452
0.7
賓得645D
全畫幅
24.0
36.0
43.4
864
1.0
全畫幅單眼
Red Epic
14.6
27.7
31.3
404
1.3
Red Epic
35電影機
13.7
24.4
28
334
1.4
Red One
Super 35mm
13.8
24.6
28.0
339
1.4
佳能C300
APS-C
15.6
23.5
28.3
368
1.5
尼康及其他APS-C格式單眼
APS-C
14.9
22.3
27.3
329
1.6
佳能APS-C格式單眼
1.5"
14.0
18.7
23.4
262
1.9
佳能G1 X
4/3
13.5
18.0
22.4
243
2.0
4/3及M4/3相機
尼康CX
8.8
13.2
15.8
116
2.7
尼康1系列
Super 16
7.4
12.5
14.5
93
3.0
Super 16膠捲
2/3"
6.6
8.8
11.0
58
4.0
富士X1-
1/1.7"
5.6
7.4
9.5
42
4.6
佳能G12
1/1.8"
5.3
7.2
8.9
38
4.8
高端便攜相機
1/2"
4.8
6.4
8.0
31
5.4
攝像頭
1/2.5"
4.3
5.8
7.2
25
6.0
低端便攜相機
1/3"
3.6
4.8
6.0
17
7.2
攝像頭

分層

假如分解CCD,你會發現CCD的結構為三層,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”。
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微型鏡頭

我們知道,數位相機成像的要害是在於其感光層,為了擴展CCD的採光率,必須擴展單一像素的受光面積。但是提高採光率的辦法也輕易使畫質下降。這一層“微型鏡頭”就等於在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因為感測器的開口面積而決定,而改由微型鏡片的表面積來決定。

分色濾色片

CCD的第二層是“分色濾色片”,有兩種分色方式,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,幾乎所有人類眼睛可以識別的顏色,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節而成。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)。在印刷業中,CMYK更為適用,但其調節出來的顏色不及RGB的多。
原色CCD的優勢在於畫質銳利,色彩真實,但缺點則是噪點問題。因此,大家可以注重,一般採用原色CCD的數位相機,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解析度,而在ISO值上,補色CCD可以容忍較高的感光度,一般都可設定在800以上

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換成電子信號,並將信號傳送到影像處理晶片,將影像還原。
傳統的照相機膠捲尺寸為35mm,35mm指的是膠捲的高度為35mm,早期是指電影的膠捲,由於上下兩端有齒孔,所以有效高度為24mm,這種膠片的單幅圖像感光面積為24mm*36mm。換算到數位相機,對角長度約接近35mm的,CCD/CMOS尺寸越大。在單眼數位相機中,很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸,例如尼康的D100,CCD/CMOS尺寸面積達到23.7 x 15.6,比起消費級數位相機要大很多,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。
感測器尺寸
Super CCD EXR結構

市場套用

市面上的消費級數位相機主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.3英寸、1/2.5英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸。CCD/CMOS尺寸越大,感光面積越大,成像效果越好。
但假如在增加CCD/CMOS像素的同時想維持現有的圖像質量,就必須在至少維持單個像素麵積不減小的基礎上增大CCD/CMOS的總面積。更大尺寸CCD/CMOS加工製造比較困難,成本也非常高。因此,CCD/CMOS尺寸較大的數位相機,價格也較高。感光器件的大小直接影響數位相機的體積重量。超薄、超輕的數位相機一般CCD/CMOS尺寸也小,而越專業的數位相機,CCD/CMOS尺寸也越大。
CCD上感光組件的表面具有儲存電荷的能力,並以矩陣的方式排列。當其表面感受到光線時,會將電荷反應在組件上,整個CCD上的所有感光組件所產生的信號,就構成了一個完整的畫面。

重要新聞

感測器像素尺寸破極限僅五十納米
自數字圖像感測器發明以來,研究者們想盡一切方法來減小像素尺寸,以提高數字圖像感測器的解析度。數字圖像感測器CCD和CMOS的最小像素尺寸分別為1.43微米和1.12微米。受半導體薄膜材料物理性質與數字圖像感測器傳統結構的限制,這樣的像素尺寸已接近物理極限。若繼續縮小尺寸,像素將失去感光功能。

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