圖像傳感器的發(fā)展歷史與分類
一、圖像傳感器的歷史
與傳統(tǒng)相機(jī)不同，數(shù)碼相機(jī)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(dāng)時(shí)科學(xué)家約瑟·美(Joseph May)及偉洛比·史密夫(Willoughby Smith)就發(fā)現(xiàn)了硒元素結(jié)晶體感光后能產(chǎn)生電流，這是電子影像發(fā)展的開始。以后陸續(xù)有組織和學(xué)者研究電子影像，發(fā)明了幾種不同類型的圖像傳感器。 其中重要的發(fā)明有20世紀(jì)50年代誕生的光學(xué)倍增管(Photo Multiplier Tube，簡稱PMT)和70年代出現(xiàn)的電荷耦合裝置(Charge Coupled Device，簡稱CCD)。
20世紀(jì)末，又有三種新型的圖像傳感器問世了，它們分別是互補(bǔ)氧化金屬半導(dǎo)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(tǒng)(Lateral Buried Charge Accumulator, Sensing Transistor Array)。
二、PMT
PMT是最早出現(xiàn)的圖像傳感器，從五十年代發(fā)展到現(xiàn)在，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，是目前性能最好的傳感器。它就像一個(gè)圓柱體小燈泡，直徑約一寸，長度約二寸；內(nèi)置多個(gè)電極，將進(jìn)入的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，即使很微弱的光線也可準(zhǔn)確補(bǔ)捉。其最高動態(tài)范圍可達(dá)4.2，相對于其它類型只能達(dá)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(yùn)作十萬小時(shí)以上。但是由于其造價(jià)相當(dāng)高，只能應(yīng)用于專業(yè)的印刷、出版業(yè)掃描儀及工程分析儀等。
三、CCD
CCD是美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1969年發(fā)明的，與電腦晶片CMOS技術(shù)相似，也可作電腦記憶體及邏輯運(yùn)作晶片。CCD是一種特殊的半導(dǎo)體材料，由大量獨(dú)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(shù)有了長足的進(jìn)步，又由于CCD的體積小、造價(jià)低，所以廣泛應(yīng)用于掃描儀、數(shù)碼相機(jī)及數(shù)碼攝像機(jī)中。目前大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)采用的圖像傳感器都是CCD。
四、CMOS
CMOS技術(shù)已發(fā)展了數(shù)十年，CPU和內(nèi)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(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)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(yè)數(shù)碼單反相機(jī)EOS D30中采用了CMOS以來，已經(jīng)有越來越多的數(shù)碼單反相機(jī)使用它，目前數(shù)碼單反相機(jī)中幾乎有一半采用CMOS作為圖像傳感器。 另外還有CIS和LBCAST傳感器，由于不常見，這里就不詳細(xì)介紹了。但有一點(diǎn)要特別說明的是，現(xiàn)在大家常說的CIS一般不是指上文提到的接觸式圖像傳感器(Contact lmage Sensor），而更多是指CMOSImageSensor，即CMOS。所以如今的CIS其實(shí)就是CMOS。
