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科普知識
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圖像傳感器

數碼照相機中的圖像傳感器

發布日期:2022-10-09 點擊率:50


  很多新手在買到相機后就開始問什么是傳感器,傳感器有什么作用。這里就簡單的說一下傳感器的歷史。


  一、圖像傳感器的歷史 


  與傳統相機不同,數碼相機并不是使用膠片來感光,而是使用圖像傳感器來捕捉圖像。圖像傳感器的歷史可以說非常的悠久:早在1873年,當時科學家約瑟·美(Joseph May)及偉洛比·史密夫(WilloughbySmith)就發現了硒元素結晶體感光后能產生電流,這是電子影像發展的開始。以后陸續有組織和學者研究電子影像,發明了幾種不同類型的圖像傳感器。其中重要的發明有20世紀50年代誕生的光學倍增管(Photo Multiplier Tube,簡稱PMT)和70年代出現的電荷耦合裝置(Charge Coupled Device,簡稱CCD)。 


  20世紀末,又有三種新型的圖像傳感器問世了,它們分別是互補氧化金屬半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,簡稱CMOS)、接觸式圖像傳感器(Contact lmage Sensor,簡稱CIS)和LBCAST傳感器系統(Lateral Buried Charge Accumulator, Sensing Transistor Array)。 


  二、PMT 


  PMT是最早出現的圖像傳感器,從五十年代發展到現在,技術已經非常成熟,是目前性能最好的傳感器。它就像一個圓柱體小燈泡,直徑約一寸,長度約二寸;內置多個電極,將進入的光信號轉化為電信號,即使很微弱的光線也可準確補捉。其最高動態范圍可達4.2,相對于其它類型只能達到3.2-3.6的傳感器,PMT要勝出不少;而且它非常耐用,可以運作十萬小時以上。但是由于其造價相當高,只能應用于專業的印刷、出版業掃描儀及工程分析儀等。 


  三、CCD 


  CCD是美國貝爾實驗室于1969年發明的,與電腦晶片CMOS技術相似,也可作電腦記憶體及邏輯運作晶片。CCD是一種特殊的半導體材料,由大量獨立的感光二極管組成,一般這些感光二極管按照矩陣形式排列(富士公司的Super CCD除外)。CCD的感光能力比PMT低,但近年來CCD技術有了長足的進步,又由于CCD的體積小、造價低,所以廣泛應用于掃描儀、數碼相機及數碼攝像機中。目前大多數數碼相機采用的圖像傳感器都是CCD。 


  四、CMOS 


  CMOS技術已發展了數十年,CPU和內存便是由CMOS組成。但直到1998年它才被用于制作圖像傳感器。CMOS的優點是結構比CCD簡單,耗電量只有普通CCD的1/3左右,而且制造成本比CCD要低。自從佳能公司在專業數碼單反相機EOS D30中采用了CMOS以來,已經有越來越多的數碼單反相機使用它,目前數碼單反相機中幾乎有一半采用CMOS作為圖像傳感器。

 

  

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