圖像感測器

圖像感測器，或稱感光元件，是一種將光學圖像轉換成電子訊號的設備，它被廣泛地應用在數位相機和其他電子光學設備中。早期的圖像感測器採用類比訊號，如攝像管（video camera tube）。如今，圖像感測器主要分為感光耦合元件（charge-coupled device, CCD）和互補式金屬氧化物半導體主動像素感測器（CMOS Active pixel sensor）兩種。

CCD和CMOS的對比

如今，大多數數位相機採用了CCD或CMOS圖像感測器。這兩種類型的圖像感測器都能夠完成採集圖像、轉換成電訊號的任務。

CCD圖像感測器是一個基於類比訊號的設備。當光投射到其表面時，將有訊號電荷產生。電荷訊號可以被轉換成電壓，並按指定的時序將圖像信息輸出。數位相機主板上的其他電路將把這訊號轉換成數位訊號，以便微處理器進行處理。

信息輸出。數位相機主板上的其他電路將把這訊號轉換成數位訊號，以便微處理器進行處理。

而CMOS圖像感測器是一類利用CMOS半導體的主動像素感測器。每個光電感測器附近都有相應的電路直接將光能量轉換成電壓訊號。與CCD不同的是，它並不涉及訊號電荷。在主板上可能也需要類比數位轉換器將它的輸出訊號轉換成數位訊號。

上述兩種圖像感測技術，在圖像質量上並沒有太大的優劣之分。CCD感測器在接收強光照射時，對於「縱向塗片」（vertical smear）效應過於敏感，導致訊號過載；高端的CCD則通過技術手段緩解了這一問題。不過，CMOS感測器則會因為果凍效應（rolling shutter）產生一些不必要的效應。

同等條件下，CMOS圖像感測器所用的元件數相對更少，從而功耗較低，數據吞吐速度也比CCD更高。由於數位相機CMOS圖像感測器可以直接製作在主板電路上，因此它的訊號傳輸距離較CCD短，電容、電感和寄生延遲降低。另外，數據輸出採用X-Y定址方式，速度更快。CCD的數據輸出速率一般不超過每秒70百萬像素，而CMOS則可以達到每秒100百萬像素。然而，CCD圖像感測器在工藝、製造方面更加成熟，因此在市場上與CMOS圖像感測器並駕齊驅。此外，CMOS的製造成本比CCD感測器低。

有一種混合CCD/CMOS架構，由CMOS數據輸出積體電路與一片CCD圖像感測基板接合在一起。這項技術是為紅外線觀察而發展，現在轉而用於基於矽的探測器技術。另外一個途徑是採用非常精細的CMOS技術來實現將CCD以CMOS的結構安裝。通過在單獨的多晶矽（poly-silicon）閘極之間安置非常小的間隙，這項技術有望實現。上述的混合感測器尚處於研究階段，可以推動CCD和CMOS兩種不同技術的共同發展。

性能參數

有許多參數被用來評價圖像感測器的性能，包括動態範圍、信噪比以及低光照靈敏度等。對於同等級別的感測器，當其尺寸提高後，信噪比和動態範圍一般都會得到提升。

顏色的分辨

彩色圖像感測器，按其對色彩的分辨方式可分成以下幾大類：

貝葉（Bayer）感測器，一種廉價也最常見的圖像感測器，使用貝葉斯濾波器使得不同的像素點只對紅、藍、綠三原色光中的一種感光，這些像素點交織在一起，然後通過demosaicing內插來恢復原始圖像。

Foveon X3 感測器，用於某些Sigma及寶麗來數位照相機。它的每一像素點都有三重感測器，可以對所有顏色感光。

3CCD 感測器，如某些松下數位照相機，通過雙色稜鏡分光，並採用3塊獨立的CCD感測器，一般認為圖像還原質量最好但價格比較昂貴。

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