提到數(shù)碼相機，不得不說到就是數(shù)碼相機的心臟——感光器件，
感光器件
。與傳統(tǒng)相機相比，傳統(tǒng)相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機的“膠卷”就是其成像感光器件，而且是與相機一體的，是數(shù)碼相機的心臟。感光器是數(shù)碼相機的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)碼相機的發(fā)展道路，可以說就是感光器的發(fā)展道路。目前數(shù)碼相機的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的CCD(電荷藕合)元件;另一種是CMOS(互補金屬氧化物導(dǎo)體)器件。什么是CCD?
CCD和傳統(tǒng)底片相比，CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網(wǎng)膜是由負責(zé)光強度感應(yīng)的桿細胞和色彩感應(yīng)的錐細胞，分工合作組成視覺感應(yīng)。 CCD經(jīng)過長達35年的發(fā)展，大致的形狀和運作方式都已經(jīng)定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn) CCD 的公司分別為：索尼、菲利普、柯達、松下、富士和夏普，大半是日本廠商。
柯達3900萬像素CCD“KAF-39000”
目前主要有兩種類型的CCD光敏元件，分別是線性CCD和矩陣性CCD。線性CCD用于高分辨率的靜態(tài)相機，它每次只拍攝圖象的一條線，這與平板掃描儀掃描照片的方法相同。這種CCD精度高，速度慢，無法用來拍攝移動的物體，也無法使用閃光燈。
矩陣式CCD，它的每一個光敏元件代表圖象中的一個像素，當(dāng)快門打開時，整個圖象一次同時曝光。通常矩陣式CCD用來處理色彩的方法有兩種。一種是將彩色濾鏡嵌在CCD矩陣中，相近的像素使用不同顏色的濾鏡。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M兩種排列方式。這兩種排列方式成像的原理都是一樣的。在記錄照片的過程中，相機內(nèi)部的微處理器從每個像素獲得信號，將相鄰的四個點合成為一個像素點。該方法允許瞬間曝光，微處理器能運算地非�？�。這就是大多數(shù)數(shù)碼相機CCD的成像原理。因為不是同點合成，其中包含著數(shù)學(xué)計算，因此這種CCD最大的缺陷是所產(chǎn)生的圖象總是無法達到如刀刻般的銳利。
什么是CMOS?
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)中文全稱“互補性氧化金屬半導(dǎo)體”，和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N(帶–電)和 P(帶+電)級的半導(dǎo)體，這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點, 這主要是因為早期的設(shè)計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。
佳能EOS 1Ds Mark II搭載的1670萬像素的CMOS
富士超級CCD：
除了CCD和CMOS之外，還有富士公司獨家推出的SUPER CCD，SUPER CCD并沒有采用常規(guī)正方形二極管，而是使用了一種八邊形的二極管，像素是以蜂窩狀形式排列，并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大，
電腦資料
《感光器件》(http://m.clearvueentertainment.com)。將像素旋轉(zhuǎn)45度排列的結(jié)果是可以縮小對圖像拍攝無用的多余空間，光線集中的效率比較高，效率增加之后使感光性、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。左為傳統(tǒng)CCD(呈矩陣排列),右為超級CCD(呈蜂窩狀排列)
傳統(tǒng)CCD中的每個像素由一個二極管、控制信號路徑和電量傳輸路徑組成。SUPER CCD采用蜂窩狀的八邊二極管，原有的控制信號路徑被取消了，只需要一個方向的電量傳輸路徑即可，感光二極管就有更多的空間。SUPER CCD在排列結(jié)構(gòu)上比普通CCD要緊密，此外像素的利用率較高，也就是說在同一尺寸下，SUPER CCD的感光二極管對光線的吸收程度也比較高，使感光度、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。
富士SuperCCD SR
那為什么SUPER CCD的輸出像素會比有效像素高呢?我們知道CCD對綠色不很敏感，因此是以G-B-R-G來合成。各個合成的像素點實際上有一部分真實像素點是共用，因此圖象質(zhì)量與理想狀態(tài)有一定差距，這就是為什么一些高端專業(yè)級數(shù)碼相機使用3CCD分別感受RGB三色光的原因。而SUPER CCD通過改變像素之間的排列關(guān)系，做到了R、G、B像素相當(dāng)，在合成像素時也是以三個為一組。因此傳統(tǒng)CCD是四個合成一個像素點，其實只要三個就行了，浪費了一個，而SUPER CCD就發(fā)現(xiàn)了這一點，只用三個就能合成一個像素點。也就是說，CCD每4個點合成一個像素，每個點計算4次;SUPER CCD每3個點合成一個像素，每個點也是計算4次，因此SUPER CCD像素的利用率較傳統(tǒng)CCD高，生成的像素就多了。
適馬Foveon X3三層感光元件：
這是一種用單像素提供三原色的CMOS圖像感光器技術(shù)。與傳統(tǒng)的單像素提供單原色的CCD/CMOS感光器技術(shù)不同，X3技術(shù)的感光器與銀鹽彩色膠片相似，由三層感光元素垂直疊在一起。同等像素的X3圖像感光器比傳統(tǒng)CCD銳利兩倍，提供更豐富的彩色還原度以及避免采用Bayer Pattern傳統(tǒng)感光器所特有的色彩干擾。另外，由于每個像素提供完整的三原色信息，把色彩信號組合成圖像文件的過程簡單很多，降低了對圖像處理的計算要求。采用CMOS半導(dǎo)體工藝的X3圖像感光器耗電比傳統(tǒng)CCD小。
Foveon X3三層感光元件
Foveon X3吸收紅綠藍光線演示圖
Foveon X3吸收綠藍光光線示意圖
X3技術(shù)的另一個特點是虛擬像素尺寸-VPS(Virtual Pixel Size)。它可以把鄰近的像素信號組合成一個像素，如2x2或者4x4，從而增加信噪比。這可以應(yīng)用于提高感光度同時保持低噪音。此外使用VPS減低像素還可以加快從感光器提取信號的速度，這對于攝像應(yīng)用有幫助。
Foveon X3虛擬像素尺寸-VPS原理