从柯达实验室到现实：数码相机核心技术解析

早在20世纪60年代，就开始了“CCD芯片”的研究与开发。1969年，贝尔实验室的George Smith和Willard Boyle率先发明了CCD器件的原型。

当时发明CCD的目的是改进存储技术，元件本身也被当做单纯的存储器使用。随后人们发现，CCD可以利用光电效应来拍摄并存储图像。

1975年，在美国纽约罗彻斯特的柯达实验室中，一个孩子与小狗的黑白图像被CCD传感器所获取，记录在盒式音频磁带上。这是世界上第一台数码相机获取的第一张数码照片，影像行业的发展就此改变。第一张数码照片的拍摄者就是赛尚（Steven Sasson），他于1973年硕士毕业后即加入柯达，成为一名应用电子研究中心的工程师。1974年，他担负起发明“手持电子照相机”的重任。次年，第一台数码原型机在实验室中诞生，他也成为“数码相机之父”。

其原型机只有一万像素，成像非常粗糙。CCD很难控制，A/D模数转换器也很难制造，数码存储介质难于获取，而且容量很小。但只要有了这种思维，往深往细方面的研究也只是时间问题。从20世纪70年代末到80年代初，柯达实验室就产生了一千多项与数码相机有关的专利，奠定了数码相机的架构和发展基础，让数码相机一步步走向现实。

然而，CCD并非是获取影像的唯一感光元件，1987年，卡西欧首先在市场上发售使用了CMOS感光元件的VS-101电子相机，尽管分辨率仅能达到28万像素，但不可否认，它已经对CCD形成了挑战。

那么，在数码相机中，CCD与CMOS究竟有什么异同呢？(www.xing528.com)

CCD的全称是Charge Couple Device，翻译过来就是“光电荷耦合器件”，它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码像素信息储存起来。CCD像素数目越多，收集到的图像就会越清晰。

CMOS的全称是Complementary Metal Oxide Semiconductor，是“互补金属氧化物半导体”的意思。早期的CMOS是一块单独的芯片MC146818A（DIP封装），共有64个字节存放系统信息，是计算机的一个元件。后来，CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件，尤其是片幅规格较大的单眼数码相机。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同，但它基本上是采取CMOS的工艺。

CCD和CMOS的工作原理有一个共同点，那就是都是用光敏二极管来作为光电信号的转化元件。

它们每个感光元件的像素点分别对应图像传感器中的一个像点，由于感光元件只能感应光的强度，无法捕获色彩信息，因此彩色CCD/CMOS图像传感器必须在感光元件上方覆盖彩色滤光片。不同的传感器厂商有不同的解决方案，最常用的做法是覆盖RGB红绿蓝三色滤光片，以1∶2∶1构成由四个像点构成的一个彩色像素（即红蓝滤光片分别覆盖一个像点，剩下的两个像点都覆盖绿色滤光片），这种解决方案就是大名鼎鼎的拜耳滤镜。