相机、摄像头的感光元件

    智能手机一亿像素级别的摄像头已经成为现实,高像素是否就意味着高质量的画面呢?在这个过于夸大手机镜头的时代,感光元件默默的绘制着无数前人无法想象的图像。

相机、摄像头的感光元件分为两个大类:CCD和CMOS。

    CCD(电荷耦合)为一种高感光度半导体元件(光电二极管),CCD传感器将外界的光线转化为电信号,电信号经模数转化装置变成计算机能识别的数字信号,数字信号通过编码、解码、压缩终合成为我们看到的图像或者视频。一部手机或者一部数码相机是否支持4K视频录制是由感光元件决定的,具有相同像素的感光元件,它的尺寸越大,那么单位像素的面积也越大,这样就能记录更加细腻的画面。CCD传感器的技术大多掌握在日本等少数厂商手中,其制造工艺复杂,经过三十多年的发展已日渐成熟。

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CCD感光元件

感光元件大小的标示使用两种方法:光学格式和尺寸类型,光学格式使用感光元件对角线长度与一英寸(这里为16mm)的比例来表示,主流尺寸为1/4英寸、1/3英寸,也有比较夸张的1/2.3英寸、1/1.2英寸等。我们可以从手机摄像头大小以及像素多少这两个方面感性直观的认识一下感光元件的大小,下图为像素和摄像头大小对比尺寸:

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一亿像素摄像头

CMOS(互补金属氧化物半导体)感光元件传感器,在相同的分辨率情况下,COMS的成像质量比CCD差一点,但是COMS的制造成本较低而且电源的消耗量也不大,随着集成电路芯片微型化的发展,COMS感光元件将会成为智能手机、数码相机配置的主流感光器件。COMS上共存着半导体PN结,故能产生空穴和自由电子,这样会出现电流,而电流转化为电压信号并且放大,而后图像处理芯片将这些信号记录并“翻译”成我们看到的图像或者视频。

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