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SUPER CCD EXR厚积薄发的成长史

[日期:2010年12月22日] 来源:中国艺术家网  作者:chris [字体: ]

  在那个影像只能够记录在胶片上的年代,摄影的逐渐普及却没很难做到即时的分享、传递,直到1969年,博伊尔和史密斯极富创意地发明了一种半导体装置——CCD图像传感器,它可以把光学影像转化为数字信号,从那一刻开始相机走上了一条全新的发展道路。

  CCD用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,再通过转换器芯片转换成数字信号。CCD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,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。

1——光; 2——CCD

(1——光; 2——CCD)

  相较于另一种CMOS传感器,CCD的优势在于它有着良好的成像质量,但相较之下它的制作工艺也更加复杂,因此现在市场上也只有少数厂家能够批量生产。其中,富士生产的CCD可以说是较为出色的。

    传统CCD的发展瓶颈

    到现在为止,大多数的数码相机采用的都是矩阵式CCD做传感器,然而随着人们对于图像质量的要求不断提高,矩阵式CCD的缺陷逐渐显现了出来。因为,像素的提高与CCD的面积产生了矛盾,要提高影像质量就必须增加CCD的像素,因此在CCD尺寸一定的情况下,增加像素就意味着要缩小像素中的光电二极管。

(常规CCD结构)

  而单位像素的面积越小,其感光性能越低,信噪比越低,动态范围越窄,因此这种方法不能无限制地增大分辨率,所以,如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率,只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而直至今天为止,更大尺寸CCD加工制造都还比较困难,成品率也比较低,因此成本也一直降不下来,这一矛盾对于CCD而言是难以克服的。

    富士CCD的发展之道

    在1999年富士公司注意到了这一点,并很好地解决了这个问题——第一代SUPER CCD诞生了!

    与传统的矩阵式CCD不同,SUPER CCD采用了八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列,这样就大大改善了每个像素单元中的光电二极管的空间有效性。其像素按45度角排列为蜂窝状后,控制信号通路被取消,节省下的空间使光电二极管得以增大,而八角形的光电二极管因更接近微透镜的圆形,从而可以比矩形光电二极管更有效的吸收光。

(SUPER CCD EXR 影像)

  光电二极管的加大和光吸收效率的提高使每个像素的吸收电荷增加,从而提高了CCD 的感光度和信噪比,因此,相对于有同样数量像素的传统CCD而言,它有更高的灵敏度、更高的信号噪声比和更广泛的动态范围。

    凭借着第一代SUPER CCD技术在固态影响传感器领域的重大发展,国际权威机构授予了2001年度Walter Kosonocky 奖。

    质的飞跃——SUPER CCD EXR

    在前不久刚召开的秋季新品发布会上,富士推出了四款新机,与此同时,富士研发的全球三大首创技术也亮相人前。在这三大首创技术中,相位检测自动对焦功能特别引人注目。它实现了相机的快速准确对焦,只需要0.158秒,这都是基于富士自主研发的SUPER CCD EXR技术。

(EXR 像素联合)

  从2001年到2009年,从第一代到如今的Super CCD EXR,从第二代机内插值技术的提升,逐渐到第四代Super CCD机内插值技术的巅峰,再到第五代放弃机内插值技术,富士致力于将画面还原到人肉眼所见般的真实效果。我们看到一个不断自我否定与不断创新前进的Super CCD家族,在CCD进化的道路上,富士Super CCD 的每一个步伐都成就了技术上的一次提高。Super CCD EXR无限接近于人肉眼的传感器技术理念给业界带来惊喜的同时,更是决定了Super CCD技术向更高更精的领域发展,注定也将更深远地影响整个CCD行业的日臻完善。

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