HAD感測(cè)器（80年代初期）

HAD（HOLE-ACCUMULATION DIODE）傳感器是在N型基板，P型，N+2極體的表面上，加上正孔蓄積層，這是SONY*的構(gòu)造。由于設(shè)計(jì)了這層正孔蓄積層，可以使感測(cè)器表面常有的暗電流問(wèn)題獲得解決。另外，在N型基板上設(shè)計(jì)電子可通過(guò)的垂直型隧道，使得開(kāi)口率提高，換句換說(shuō)，也提高了感度。在80年代初期，索尼將其使用在INTERLINE方式的可變速電子快門(mén)產(chǎn)品中，即使在拍攝移動(dòng)快速的物體也可獲得清晰的圖像。

ON-CHIP MICRO LENS（80年代后期）

80年代后期，因?yàn)镃CD中每一像素的縮小，將使得受光面積減少，感度也將變低。為改善這個(gè)問(wèn)題，索尼在每一感光二極管前裝上經(jīng)特別制造的微小鏡片，這種鏡片可增大CCD的感光面積，因此，使用該微小鏡片后，感光面積不再因?yàn)楦袦y(cè)器的開(kāi)口面積而決定，而是以該微小鏡片的表面積來(lái)決定。所以在規(guī)格上提高了開(kāi)口率，也使感亮度因此大幅提升。

SUPER HAD CCD（90年代中期）

進(jìn)入90年代中期后，CCD技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，同時(shí)，CCD的單位面積也越來(lái)越小，受CCD面積限制，索尼1989年開(kāi)發(fā)的微小鏡片技術(shù)已經(jīng)無(wú)法再提升CCD的感亮度了，而如果將CCD組件內(nèi)部放大器的放大倍率提升，將會(huì)使雜訊同時(shí)提高，成像質(zhì)量就會(huì)受到較大的影響。為了解決這一問(wèn)題，索尼將以前在CCD上使用的微小鏡片的技術(shù)進(jìn)行了改良，提升光利用率，開(kāi)發(fā)將鏡片的形狀*化技術(shù)，即索尼 SUPER HAD CCD技術(shù)。這一技術(shù)的改進(jìn)使索尼CCD在感覺(jué)性能方面得到了進(jìn)一步的提升。

HAD（HOLE-ACCUMULATION DIODE）傳感器是在N型基板，P型，N+2極體的表面上，加上正孔蓄積層，這是SONY*的構(gòu)造。由于設(shè)計(jì)了這層正孔蓄積層，可以使感測(cè)器表面常有的暗電流問(wèn)題獲得解決。另外，在N型基板上設(shè)計(jì)電子可通過(guò)的垂直型隧道，使得開(kāi)口率提高，換句換說(shuō)，也提高了感度。在80年代初期，索尼將其使用在INTERLINE方式的可變速電子快門(mén)產(chǎn)品中，即使在拍攝移動(dòng)快速的物體也可獲得清晰的圖象。

進(jìn)入90年代后期以來(lái)，CCD的單位面積也越來(lái)越小，1989年開(kāi)發(fā)的微小鏡片技術(shù)，已經(jīng)無(wú)法再提升感亮度，如果將CCD組件內(nèi)部放大器的放大倍率提升，將會(huì)使雜訊也被提高，畫(huà)質(zhì)會(huì)受到明顯的影響。索尼在CCD技術(shù)的研發(fā)上又更進(jìn)一步，將以前使用微小鏡片的技術(shù)改良，提升光利用率，開(kāi)發(fā)將鏡片的形狀*化技術(shù)，即索尼 SUPER HAD CCD技術(shù)?；旧鲜且蕴嵘饫眯蕘?lái)提升感亮度的設(shè)計(jì)，這也為目前的CCD基本技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

NEW STRUCTURE CCD（1998年）

在攝影機(jī)光學(xué)鏡頭的光圈F值不斷的提升下，進(jìn)入到攝影機(jī)內(nèi)的斜光就越來(lái)越多，但更多的鈄光并不能地入射到CCD傳感器上，從而使CCD的感光度受到限制。在1998年時(shí)，索尼公司就注意到這一問(wèn)題對(duì)成像質(zhì)量所帶來(lái)的負(fù)面效果，并進(jìn)行了技術(shù)公關(guān)。為改善這個(gè)問(wèn)題，他們將彩色濾光片和遮光膜之間再加上一層內(nèi)部的鏡片。加上這層鏡片后可以改善內(nèi)部的光路，使斜光也可以*地被聚焦到CCD感光器上，而且同時(shí)將硅基板和電極間的絕緣層薄膜化，讓會(huì)造成垂直CCD畫(huà)面雜訊的訊號(hào)不會(huì)進(jìn)入，使SMEAR特性改善。

EXVIEW HAD CCD（1999年）

比可視光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外線光，會(huì)在半導(dǎo)體硅芯片內(nèi)做光電變換?？墒侵廉?dāng)前為止，CCD無(wú)法將這些光電變換后的電荷，以有效的方法收集到感測(cè)器內(nèi)。為此，索尼在1999年新開(kāi)發(fā)的“EXVIEW HAD CCD”技術(shù)就可以將以前未能有效利用的近紅外線光，有效轉(zhuǎn)換成為映像資料而用。使得可視光范圍擴(kuò)充到紅外線，讓感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW HAD CCD”組件時(shí)，在黑暗的環(huán)境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深層中做的光電變換時(shí)，會(huì)漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到傳感器內(nèi)，所以影響畫(huà)質(zhì)的雜訊也會(huì)大幅降低。

EX-View的Lux效率比的“Super HAD”可見(jiàn)光和近紅外光波場(chǎng)高出了2倍。 EX-View技術(shù)的缺陷在于，因?yàn)镃CD芯片制造過(guò)程的難度本質(zhì)和芯片靈敏的本質(zhì)，索尼公司只有有限的傳感器部分供貨。 按照索尼的講法，相比于Super HAD傳感器，EX-View芯片的光電二極管還有一些潛在的不的地方。這些很少的有缺陷的CCD元素可能會(huì)有故障，因此會(huì)導(dǎo)致“死亡像素”，會(huì)在影像留下一些無(wú)法去除的得白點(diǎn)或黑點(diǎn)。

從開(kāi)始生產(chǎn)CCD累積計(jì)算，索尼的生產(chǎn)量已超越了1億個(gè)以上。未來(lái)索尼公司將積極降低產(chǎn)品消耗電力，減少驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜度，減少I(mǎi)C PIN腳數(shù)以及減輕電子產(chǎn)品對(duì)地球生態(tài)環(huán)境負(fù)擔(dān)為目標(biāo)，研發(fā)設(shè)計(jì)新型的CCD組件。在CCD的應(yīng)用越來(lái)越多樣化的趨勢(shì)下，加強(qiáng)CCD的小型化及高像素化的基本特性，以提供更有魅力的高附加價(jià)值的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。

四色濾光技術(shù)（2003年7月）

我們知道，傳統(tǒng)的感光無(wú)非紅綠藍(lán)RGB三色，數(shù)碼相機(jī)所應(yīng)用的CCD/CMOS感光單元是采用彩色濾光片原理，每個(gè)像素各感應(yīng)不同的顏色，然后再將這些顏色重新組合成一個(gè)有效像素。而全新的四色濾光標(biāo)準(zhǔn)則被稱(chēng)為RGBE，相對(duì)RGB而言，全新的E被Sony認(rèn)為是一種亮藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)，這里的E就是英文祖母綠單詞Emerald的縮寫(xiě)（看上去應(yīng)該算是青綠色）。Sony認(rèn)為全新的四色濾光技術(shù)將會(huì)更加接近于人眼自然色彩識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，從而能夠達(dá)到更為真實(shí)的色彩還原標(biāo)準(zhǔn)，在RGBE技術(shù)發(fā)布的同時(shí)，Sony也同期公布了一種全新的圖像處理模塊以配合全新的四色濾光CCD模塊。配合全新的RGBE技術(shù)和全新的圖像處理模塊，新一代的RGBE CCD模塊可以將數(shù)碼相機(jī)在色彩還原上的錯(cuò)誤降低至少一半，而數(shù)碼相機(jī)在藍(lán)綠、紅色方面的還原生成效果也將同時(shí)得到加強(qiáng)。另外，全新的圖像處理單元也會(huì)在能耗方面作相應(yīng)的優(yōu)化，相對(duì)從前配合RGB技術(shù)所采用的圖像處理模塊可以節(jié)省至少30%的能耗，當(dāng)然全新的圖像處理單元更會(huì)有效提升數(shù)碼相機(jī)的拍攝速度和回放速度，Sony認(rèn)為整個(gè)全新的RGBE模塊設(shè)計(jì)將整體提升現(xiàn)有數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品的性能表現(xiàn)。

四種類(lèi)型的 CCD

因應(yīng)不同種類(lèi)的工作需求，業(yè)界發(fā)展出四種不同類(lèi)型的 CCD ：Linear 純線性、Interline 掃瞄、全景 Full-Frame和 Frame-Transfer 全傳。

線型CCD是以一維感光點(diǎn)構(gòu)成，透過(guò)步進(jìn)馬達(dá)掃瞄圖像，由於照片是一行行組成，所以速度較使用 2維CCD的數(shù)位相機(jī)來(lái)得慢。這型CCD 大多用於平臺(tái)式掃描器之上。

Interline Transfer 掃瞄型 CCD 的曝光步驟就如同前面所介紹的相同，IL 型 CCD 的優(yōu)點(diǎn)在於曝光后即可將電荷儲(chǔ)存於暫存器中，元件可以繼續(xù)拍攝下一張照片，因此速度較快，目前的反應(yīng)速度以已經(jīng)可達(dá)每秒 15 張以上。相對(duì)性的缺點(diǎn)則是暫存區(qū)占據(jù)了部份感光面積，因此動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range - 系統(tǒng)zui亮與zui暗之間差距所能表現(xiàn)的程度）較小。其升級(jí)技術(shù)為Double Density Interline Transfer。

Full-Frame 全像 CCD 則是一種架構(gòu)更簡(jiǎn)單的感光設(shè)計(jì)。有鑒於 IL 的缺點(diǎn)，F(xiàn)F改良可以利用整個(gè)感光區(qū)域（沒(méi)有暫存區(qū)的設(shè)計(jì)），有效增大感光范圍，同時(shí)也適用長(zhǎng)時(shí)間曝光。其曝光過(guò)程和 Interline 相同，不過(guò)感光和電荷輸出過(guò)程是分開(kāi)。因此，使用 FF CCD的數(shù)位相機(jī)在傳送電荷資訊時(shí)必須*關(guān)閉快門(mén)，以隔離鏡頭入射的光線，防止干擾。這也意味著 FF 必須使用機(jī)械快門(mén)（無(wú)法使用 IL 的電子 CLOCK 快門(mén)），同時(shí)也限制了FF CCD的連續(xù)拍攝能力。

Frame-Transfer 全傳 CCD 的架構(gòu)則是介於 IL 和 FF 之間的產(chǎn)品，它分成兩個(gè)部分上半部分是感光區(qū)，下半部則是暫時(shí)存儲(chǔ)區(qū)。整體來(lái)說(shuō) Frame-Transfer CCD 非常的類(lèi)似 Full-Frame CCD，它的特點(diǎn)在於直接規(guī)劃了一個(gè)大型暫存區(qū)。一旦FT CCD 運(yùn)作，它可以迅速將電荷轉(zhuǎn)移到下方的暫存區(qū)中，本身則可以繼續(xù)曝光拍照。這個(gè)設(shè)計(jì)讓FT 同 IL 一樣可以使用電子快門(mén)，但同時(shí)也可增加感光面積和速度。FT CCD 主要是由荷蘭 Philips 公司開(kāi)發(fā)，后來(lái)技術(shù)移轉(zhuǎn)給 SANYO 公司發(fā)展成 VPMIX 技術(shù)。三洋對(duì) VPMIX 的改良相當(dāng)成功。

CCD 尺寸

基本上，常用的 CCD 尺寸并不是『?jiǎn)挝弧欢恰罕壤?』！要了解 CCD尺寸，首先必須先認(rèn)識(shí)在工程師眼中『1英吋』的定義是什麼？業(yè)界通用的規(guī)范就是 1英吋 CCD Size = 長(zhǎng) 12.8mm × 寬 9.6mm = 對(duì)角線為 16mm 之對(duì)應(yīng)面積，可得出該三角之三邊比例為 4：3：5。換句話(huà)說(shuō)，無(wú)須完整的面積參數(shù)，只要給出三角形zui長(zhǎng)一邊長(zhǎng)度，就可以透過(guò)簡(jiǎn)單的定理?yè)Q算回來(lái)。有了固定『?jiǎn)挝弧坏?CCD 尺寸就不難了解余下比例定義了，例如：1/2" CCD Size 的對(duì)角線就是 1" 的一半為 8mm，面積約為 1/4；1/4" 就是 1" 的1/4，對(duì)角線長(zhǎng)度即為 4mm。

可能有人會(huì)問(wèn)：1英吋=2.54cm=25.4mm，而一般吋數(shù)表示應(yīng)為對(duì)角線 n 吋就是等於 n×2.54 cm。但上面說(shuō)『1英吋 CCD Size = 長(zhǎng) 12.8mm × 寬 9.6mm = 對(duì)角線為 16mm』并無(wú)法與 1英吋=25.4mm 之既定單位相產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，理由為何呢？要回答這個(gè)問(wèn)題必須從1950年代*代電視機(jī)剛從實(shí)驗(yàn)室誕生的時(shí)候開(kāi)始講起。那個(gè)時(shí)期的電視機(jī)和現(xiàn)在所使用的CRT電視原理上大同小異，但有一個(gè)zui大不同點(diǎn)就是那時(shí)候的螢?zāi)皇恰簣A』的！對(duì)於那個(gè)時(shí)候的電視工程師來(lái)說(shuō)，從Tube中發(fā)射出來(lái)的電子線本就會(huì)繞著圓形軌道散布，因此，將螢?zāi)蛔龀蓤A形是理所當(dāng)然的事。如果回顧二次大戰(zhàn)的電影，那時(shí)候雷達(dá)螢?zāi)?，也就是CRT應(yīng)用zui多的地方，*代電視也就是那樣的造型。不過(guò)，對(duì)於大多數(shù)的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，圓形螢?zāi)粚?shí)在太難適應(yīng)了，zui終還是將螢?zāi)徊贸伞悍健恍?，已?zhēng)取大眾的認(rèn)同。而如何在『圓中取方』得到zui大的面積，后來(lái)的工程學(xué)界看法不一定相同，但通常裁切比例維持在1.4～1.6之間，這之中并沒(méi)有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式，主要的問(wèn)題則是在避免圓形投射下，出現(xiàn)暗角的畫(huà)面。不過(guò)，在描述尺寸大小時(shí)，仍繼續(xù)維持50年代的傳統(tǒng)，把『圓』形概念套用到『方』型螢?zāi)簧?，以英吋?lái)表達(dá)。久而久之，已經(jīng)很少人能記得起zui初圓形的概念，而持續(xù)將方形16mm的對(duì)角線作為『英吋』的代表單位了。

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