图像传感器大解析
玩家阵地
谈到数码相机产品内最为关键的部件,我们首先想到的就是图像传感器。图像传感器的性能在很大程度上决定了产品的档次。目前数码相机所采用的图像传感器种类很多,而围绕图像传感器的名词更是层出不穷。接下来的几周,花老师将分期为大家对常见的图像传感器一一解密。本周我们首先要讲述的正是数码相机中最为常见的CCD传感器。
CCD的历史与简介
CCD在20世纪70年代由美国贝尔实验室所研发。世界上第一款数码相机产品——索尼Mavica采用了CCD作为图像传感器。所谓CCD,就是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的简称,它的主要材料是硅晶半导体(图1)。图像传感器能起到光电转换的作用,将进入镜头的光线转换为电信号,并在图像处理引擎等辅助芯片的帮助下完成感光成像。目前主流消费类数码相机的图像传感器采用的正是CCD。

CCD的结构
一般而言,CCD大致分为三层结构,即由微镜头、彩色滤光片、感光层所组成。其中微镜头用以提高光线的通过率,从而使感光层能获得更好的感光效果;而彩色滤光片的主要作用则是将光线的色彩分离成CCD能识别的色彩;感光层则用来进行光电转换(图2)。


原色CCD、补色CCD、RGBE四色CCD
如果仔细阅读一些数码相机厂家的宣传手册,你会发现在产品说明中也许会写有原色CCD的字样。所谓原色CCD指的就是采用RGB三原色彩色滤光片的CCD,其彩色滤光片排列成马赛克状(Mosaic),由于人类视觉系统对绿色的敏感度较高,因此原色CCD的滤光片采用了25%红、50%绿和25%蓝的色彩配比(即R-G-G-B)(图3)。

但也别以为CCD都是原色,除了原色CCD外,在早期的数码相机上补色CCD也很常见。与RGB原色CCD不同,补色CCD采用的是CMYG滤光片(即青、洋红、黄、绿)(图4)。目前补色CCD逐步退出了历史舞台,市场上所销售的产品基本是原色CCD产品。

此外,索尼在2004年发布了RGBE四色CCD,其彩色滤光片在RGB的基础上增加了翠绿色(E),这使得色彩还原更为接近人眼所看到的色彩(图5)。但由于种种原因,目前配备RGBE四色CCD的产品仍只有索尼F828一款。
