关于感光元件,你了解多少?

 公司新闻     |      2020-06-28 23:29

感光元件是将进入镜头的光转化为模拟电信号的电子元件。从它能够将光转化为可存储的形式这一点来看,可以认为它的作用相当于胶片相机上的胶片。感光元件自身是黑白的,它通过让光线通过原色滤镜和补色滤镜来还原色彩。

感光元件是数码相机的核心,也是最关键的技术。数码相机的发展道路,可以说就是感光元件的发展道路。数码相机的核心成像部件有两种:一种是广泛使用的CCD(电荷耦合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物半导体)器件。与传统相机相比,传统相机使用胶卷作为其记录信息的载体,而数码相机的胶卷就是其成像感光元件,感光元件就是数码相机的不用更换的胶卷而且是与相机一体,所以称为是数码相机的心脏很确切。

它使用一种高感光度的半导体材料制成,由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,即把光转换为电荷,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。而后转换成数字信号,经过压缩后保存在相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡中。有能力生产CCD 的公司分别为:索尼、飞利浦、柯达、松下、富士、夏普,大半是日本厂商。

和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,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芯片纪录和解读成影像。然而CMOS的缺点就是太容易出现杂点。 除了CCD和CMOS之外,还有富士公司独家推出的SUPER CCD,SUPER CCD并没有采用常规正方形二极管,而是使用了一种八边形的二极管,像素是以蜂窝状形式排列,并且单位像素的面积要比传统的CCD大。将像素旋转45度排列的结果是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间,光线集中的效率比较高,效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。SUPER CCD在排列结构上比普通CCD要紧密,此外像素的利用率较高,也就是说在同一尺寸下,SUPER CCD的感光二极管对光线的吸收程度也比较高,使感光度、信噪比和动态范围都有所提高。

名字:CCD的中文全称为电荷耦合元件,是一种半导体器件。CMOS全称为互补金属氧化物半导体,是由电压控制的一种放大器件。感光元件上有数百万个像素点,这些像素点能够把光学信号转化为数字信号,像素数越高,其提供的画面分辨率也越高。

处理信息:CCD需要在同步时钟的控制下,以行为单位一位一位的输出信息,速度较慢。而CMOS采集光信号的同时就可以获取电信号,还能同时处理单元的图像信息,速度比CCD快很多。

耗电量:CCD大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS只需要使用一组电源,耗电量非常小,仅为CCD的1/8—1/10,因此CMOS在节能方面具有很大优势。

成熟度:CCD起步早,技术成熟,成像质量相对CMOS有一定优势。由于CMOS集成度高,各光电传感元件、电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较严重,因此形成的噪点对图像质量影响很大,使CMOS很长一段时间无法进入实用阶段。

对于数码相机来说,影像感光元件成像的因素主要有两个方面:一是感光元件的面积;二是感光元件的色彩深度。

面积:感光元件面积越大,成像较大,相同条件下,能记录更多的图像细节,各像素间的干扰也小,成像质量越好。但随着数码相机向时尚小巧化的方向发展,感光元件的面积也只能是越来越小。

色彩深度:除了面积之外,感光元件还有一个重要指标,就是色彩深度,也就是色彩位,就是用多少位的二进制数字来记录三种原色。非专业型数码相机的感光元件一般是24位的,高档点的采样时是30位,而记录时仍然是24位,专业型数码相机的成像器件至少是36位的,据说已经有了48位的CCD。

对于24位的器件而言,感光单元能记录的光亮度值最多有2^8=256级,每一种原色用一个8位的二进制数字来表示,最多能记录的色彩是256x256x256约16,77万种。对于36位的器件而言,感光单元能记录的光亮度值最多有2^12=4096级,每一种原色用一个12位的二进制数字来表示,最多能记录的色彩是4096x4096x4096约687亿种。

举例来说,如果某一被摄体,最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍,用使用24位感光元件的数码相机来拍摄的话,如果按低光部位曝光,则凡是亮度高于256倍的部位,均曝光过度,层次损失,形成亮斑,如果按高光部位来曝光,则某一亮度以下的部位全部曝光不足,如果用使用了36位感光元件的专业数码相机,就不会有这样的问题。

随着相机使用时间的增长,cmos进入灰尘是肯定的,当你使用一段时间后,对着白色物体,把光圈缩小到最小拍摄一张照片,就会发现照片上有些暗点,这些点就是cmos上的灰尘。但是一定要把它清除掉吗?如果灰尘点不是很多,比如只有两三处,完全不用去理会它。这些灰尘不会过分影响你拍摄的画质。

如果你相机cmos上的灰尘特别多,用着很不爽,想要清洁一下,那么也可以打开相机的手动清洁cmos模式进行清灰。这种模式代开以后,相机反光板会保持升起状态,cmos直接暴露出来。那么你需要在一个灰尘很低的房间内,使用专业的气吹吹掉这些灰尘(很多劣质气吹本身就带有灰尘,越吹越脏)。大部分明显灰尘在气吹作用下会得到清除。如果吹不掉的但还想进一步清理的,就不要自己进行清理了。应该将单反相机拿到专业单反修理店,让专业人士进行清理。