日系数码相机CCD芯片发展历史

2011-01-20 17:41:31来源: IT世界网

索尼不仅是一个数码相机制造商还是半导体等多方面生产者,索尼CMOS、CCD也被广泛应用到多个品牌数码相机上,其实索尼提供各品牌CCD/CMOS出现在公众眼前还要追溯到2005年。

索尼在2005年10月4日宣布,该公司生产的部分CCD摄像元件存在缺陷,采用该CCD的产品有可能会出现“取景器和液晶显示屏无法显像,无法拍摄和画面紊乱”等故障。故障原因是连接CCD芯片和引线框的焊接线发生老化而导致脱落。随后,佳能、富士胶卷、柯尼卡美能达、尼康、奥林巴斯、理光等相继宣布了CCD故障事件,至于故障原因则基本上与索尼公布的CCD故障相同,也就是说“CCD内部的布线焊点有时会脱落”。随后我们在这些厂商的中文网站上发现了相关用户公告。

这则大规模故障报道揭示了佳能、尼康等品牌产品所使用的CCD都是向索尼采购的,此次CCD故障涉及的品牌之广、型号之多、时间之长也是让人瞠目结舌。其实索尼CCD/CMOS被多家相机厂商购买使用,早已不是什么新鲜事了,而且绝不仅限于消费机数码相机。

在单反相机中,柯尼卡美能达(后被索尼收购)、尼康、宾得也都采用索尼产CCD,仅有佳能、富士、适马采用自产感光元件。尼康从1996年开始研发D1过程中寻找一款合适的传感器,他们最后找到就是索尼。索尼这款CCD有1080万像素,但其高感表现并不好,D1又定位是体育机,需要较好的高感表现,于是尼康和索尼采用了像素合并的技术,把1080万像素CCD邻近的四个像素当成一个像素来使用,最终产品为275万像素。2001年推出的D1H沿用这款CCD。而同期发布的D1X,则是将这款1080万像素CCD2合1的方法,把上下两个像素合并,在后期相机处理将变形图像重新计算得到500多万图像。

二合一像素结构与普通马赛克结构区别

不过上文提到都是旗舰型高端机,真正走量的还是中端和低端产品,2002年配备给尼康D100的610万有效像素CCD ICX413AQ便是一代经典。索尼ICX413AQ(参看PDF)配备了多款数码单反。最后一代便是2007年6月28日推出K100D升级版:K100D Super。这款CCD在多个品牌间传承长达5年之久。

ICX413AQ

ICX413AQ技术参数

在ICX413AQ之后,ICX483AQA出现,具备1020万有效像素(参看PDF)。这款CCD配备给2005年11月1日推出的尼康D200,使得中端数码单反迅速进入千万像素时代,此时也领先佳能800万像素CMOS。随后又推出ICX493AQA(参看PDF),这款基本是ICX483AQA简化版,483AQA为4个数据读取通道而简化的493AQA只有2个数据读取通道,这样硬件上限制连拍速度。这两款千万像素CCD像它的前辈一样成就很多经典机型,ICX483AQA仅尼康D200采用,而ICX493AQA应用较多,毕竟中低端对连拍要求不高,一直沿用至2009年7月30日尼康发布的D3000。两款CCD传承时间也达4年。

ICX483AQA与ICX493AQA

ICX483AQA为四通道

ICX493AQA双通道

ICX483AQA与ICX493AQA技术参数对比(主要区别在连拍)

2007年随着尼康D300和索尼a700发布,中端单反开始进入CMOS时代,事实上佳能一直采用自产CMOS(EOS 1D采用外购CCD),而尼康2004年9月16日发布的旗舰D2X也开始采用1240万像素 APS-C画幅CMOS(尼康向索尼定制)。D300和a700采用新型CMOS与D2X多少有些亲缘关系,CMOS型号为IMX021(参看PDF)。索尼在大尺寸CMOS上研发较早就发力了,比如在D2X那块CMOS之后,2005年9月推出的不可换镜头DSC-R1便搭载APS-C(21.5x14.4mm)1030万有效像素CMOS,可见当初尼康D200是有两种选择的,不过由于某种原因,尼康还是选择了CCD。

尼康D2X的CMOS

索尼R1采用的CMOS

这里我们不难看出索尼对于CCD和CMOS是双管齐下、同时研发,甚至存在一定竞争性。索尼自家a700与尼康D300都采用类似规格CMOS,对于索尼CMOS/CCD部门来说,自家相机部门和尼康都是客户,尼康与索尼长期合作关系,小尺寸传感器(消费DC)和APS-C传感器来自索尼。D300与a700传感器具有相同指标,但它们有不少不同之处,尼康又对其进行了很多更改。

D300/a700与D90、D5000CMOS不同

IMX021 Exmor CMOS内部集成了A/D转换功能

IMX021技术参数

这种定制优化服务不仅仅对尼康,小编曾在《复古即时尚 小谈富士X100之旁轴风潮》文中提到,徕卡X1采用正是IMX021,但有过优化,而富士X100采用尼康D90那块CMOS也是定制的(主要是微棱镜部分优化)。作为CMOS提供商、生产者根据客户需求生产产品是他们的工作,当然价格也有所不同。像尼康D90、D5000等低端型号并没有这种“优待”,基本直接采用索尼CMOS(型号可能是IMX038,与索尼a500采用的相同),相比IMX021数据读取通道减少,连拍有所降低。高端方面尼康D3X用的也是索尼CMOS,规格与a900类似(参看索尼新闻),不过这款CMOS是尼康专门为D3X所定制的。

尼康自行设计D3 CMOS

宾得与三星开发的CMOS(1460万有效像素)

目前最新产品如尼康D7000、D3100、宾得K-5也都采用索尼CMOS,索尼在单反界更多扮演的CMOS/CCD提供者,但这种合作并非依赖,比如宾得K20与K7采用三星CMOS,尼康D3、D3s、D700则是自己设计索尼代工,是否采用索尼的图像传感器取决于各厂商对画质需求,而在消费机数码相机中索尼CCD/CMOS更是具有“统治性”。

尼康最新D3100所采用CMOS

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关键字:数码  CCD  CMOS

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0120/article_2928.html
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