技术文章

HAD感测器（80年代初期）

HAD（HOLE-ACCUMULATION DIODE）传感器是在N型基板，P型，N+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这是SONY*的构造。由于设计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。另外，在N型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其使用在INTERLINE方式的可变速电子快门产品中，即使在拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图像。

ON-CHIP MICRO LENS（80年代后期）

80年代后期，因为CCD中每一像素的缩小，将使得受光面积减少，感度也将变低。为改善这个问题，索尼在每一感光二极管前装上经特别制造的微小镜片，这种镜片可增大CCD的感光面积，因此，使用该微小镜片后，感光面积不再因为感测器的开口面积而决定，而是以该微小镜片的表面积来决定。所以在规格上提高了开口率，也使感亮度因此大幅提升。

SUPER HAD CCD（90年代中期）

进入90年代中期后，CCD技术得到了迅猛发展，同时，CCD的单位面积也越来越小，受CCD面积限制，索尼1989年开发的微小镜片技术已经无法再提升CCD的感亮度了，而如果将CCD组件内部放大器的放大倍率提升，将会使杂讯同时提高，成像质量就会受到较大的影响。为了解决这一问题，索尼将以前在CCD上使用的微小镜片的技术进行了改良，提升光利用率，开发将镜片的形状*化技术，即索尼 SUPER HAD CCD技术。这一技术的改进使索尼CCD在感觉性能方面得到了进一步的提升。

HAD（HOLE-ACCUMULATION DIODE）传感器是在N型基板，P型，N+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这是SONY*的构造。由于设计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。另外，在N型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其使用在INTERLINE方式的可变速电子快门产品中，即使在拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图象。

进入90年代后期以来，CCD的单位面积也越来越小，1989年开发的微小镜片技术，已经无法再提升感亮度，如果将CCD组件内部放大器的放大倍率提升，将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。索尼在CCD技术的研发上又更进一步，将以前使用微小镜片的技术改良，提升光利用率，开发将镜片的形状*化技术，即索尼 SUPER HAD CCD技术。基本上是以提升光利用效率来提升感亮度的设计，这也为目前的CCD基本技术奠定了基础。

NEW STRUCTURE CCD（1998年）

在摄影机光学镜头的光圈F值不断的提升下，进入到摄影机内的斜光就越来越多，但更多的钭光并不能地入射到CCD传感器上，从而使CCD的感光度受到限制。在1998年时，索尼公司就注意到这一问题对成像质量所带来的负面效果，并进行了技术公关。为改善这个问题，他们将彩色滤光片和遮光膜之间再加上一层内部的镜片。加上这层镜片后可以改善内部的光路，使斜光也可以*地被聚焦到CCD感光器上，而且同时将硅基板和电极间的绝缘层薄膜化，让会造成垂直CCD画面杂讯的讯号不会进入，使SMEAR特性改善。

EXVIEW HAD CCD（1999年）

比可视光波长更长的红外线光，会在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当前为止，CCD无法将这些光电变换后的电荷，以有效的方法收集到感测器内。为此，索尼在1999年新开发的“EXVIEW HAD CCD”技术就可以将以前未能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线，让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW HAD CCD”组件时，在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时，会漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到传感器内，所以影响画质的杂讯也会大幅降低。

EX-View的Lux效率比的“Super HAD”可见光和近红外光波场高出了2倍。 EX-View技术的缺陷在于，因为CCD芯片制造过程的难度本质和芯片灵敏的本质，索尼公司只有有限的传感器部分供货。 按照索尼的讲法，相比于Super HAD传感器，EX-View芯片的光电二极管还有一些潜在的不的地方。这些很少的有缺陷的CCD元素可能会有故障，因此会导致“死亡像素”，会在影像留下一些无法去除的得白点或黑点。

从开始生产CCD累积计算，索尼的生产量已超越了1亿个以上。未来索尼公司将积极降低产品消耗电力，减少驱动电路复杂度，减少IC PIN脚数以及减轻电子产品对地球生态环境负担为目标，研发设计新型的CCD组件。在CCD的应用越来越多样化的趋势下，加强CCD的小型化及高像素化的基本特性，以提供更有魅力的高附加价值的产品来满足用户的要求。

四色滤光技术（2003年7月）

我们知道，传统的感光无非红绿蓝RGB三色，数码相机所应用的CCD/CMOS感光单元是采用彩色滤光片原理，每个像素各感应不同的颜色，然后再将这些颜色重新组合成一个有效像素。而全新的四色滤光标准则被称为RGBE，相对RGB而言，全新的E被Sony认为是一种亮蓝色标准，这里的E就是英文祖母绿单词Emerald的缩写（看上去应该算是青绿色）。Sony认为全新的四色滤光技术将会更加接近于人眼自然色彩识别标准，从而能够达到更为真实的色彩还原标准，在RGBE技术发布的同时，Sony也同期公布了一种全新的图像处理模块以配合全新的四色滤光CCD模块。配合全新的RGBE技术和全新的图像处理模块，新一代的RGBE CCD模块可以将数码相机在色彩还原上的错误降低至少一半，而数码相机在蓝绿、红色方面的还原生成效果也将同时得到加强。另外，全新的图像处理单元也会在能耗方面作相应的优化，相对从前配合RGB技术所采用的图像处理模块可以节省至少30%的能耗，当然全新的图像处理单元更会有效提升数码相机的拍摄速度和回放速度，Sony认为整个全新的RGBE模块设计将整体提升现有数码相机产品的性能表现。

四种类型的 CCD

因应不同种类的工作需求，业界发展出四种不同类型的 CCD ：Linear 纯线性、Interline 扫瞄、全景 Full-Frame和 Frame-Transfer 全传。

线型CCD是以一维感光点构成，透过步进马达扫瞄图像，由於照片是一行行组成，所以速度较使用 2维CCD的数位相机来得慢。这型CCD 大多用於平台式扫描器之上。

Interline Transfer 扫瞄型 CCD 的曝光步骤就如同前面所介绍的相同，IL 型 CCD 的优点在於曝光后即可将电荷储存於暂存器中，元件可以继续拍摄下一张照片，因此速度较快，目前的反应速度以已经可达每秒 15 张以上。相对性的缺点则是暂存区占据了部份感光面积，因此动态范围（Dynamic Range - 系统zui亮与zui暗之间差距所能表现的程度）较小。其升级技术为Double Density Interline Transfer。

Full-Frame 全像 CCD 则是一种架构更简单的感光设计。有鉴於 IL 的缺点，FF改良可以利用整个感光区域（没有暂存区的设计），有效增大感光范围，同时也适用长时间曝光。其曝光过程和 Interline 相同，不过感光和电荷输出过程是分开。因此，使用 FF CCD的数位相机在传送电荷资讯时必须*关闭快门，以隔离镜头入射的光线，防止干扰。这也意味著 FF 必须使用机械快门（无法使用 IL 的电子 CLOCK 快门），同时也限制了FF CCD的连续拍摄能力。

Frame-Transfer 全传 CCD 的架构则是介於 IL 和 FF 之间的产品，它分成两个部分上半部分是感光区，下半部则是暂时存储区。整体来说 Frame-Transfer CCD 非常的类似 Full-Frame CCD，它的特点在於直接规划了一个大型暂存区。一旦FT CCD 运作，它可以迅速将电荷转移到下方的暂存区中，本身则可以继续曝光拍照。这个设计让FT 同 IL 一样可以使用电子快门，但同时也可增加感光面积和速度。FT CCD 主要是由荷兰 Philips 公司开发，后来技术移转给 SANYO 公司发展成 VPMIX 技术。三洋对 VPMIX 的改良相当成功。

CCD 尺寸

基本上，常用的 CCD 尺寸并不是『单位』而是『比例 』！要了解 CCD尺寸，首先必须先认识在工程师眼中『1英吋』的定义是什麼？业界通用的规范就是 1英吋 CCD Size = 长 12.8mm × 宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积，可得出该三角之三边比例为 4：3：5。换句话说，无须完整的面积参数，只要给出三角形zui长一边长度，就可以透过简单的定理换算回来。有了固定『单位』的 CCD 尺寸就不难了解余下比例定义了，例如：1/2" CCD Size 的对角线就是 1" 的一半为 8mm，面积约为 1/4；1/4" 就是 1" 的1/4，对角线长度即为 4mm。

可能有人会问：1英吋=2.54cm=25.4mm，而一般吋数表示应为对角线 n 吋就是等於 n×2.54 cm。但上面说『1英吋 CCD Size = 长 12.8mm × 宽 9.6mm = 对角线为 16mm』并无法与 1英吋=25.4mm 之既定单位相产生关联，理由为何呢？要回答这个问题必须从1950年代*代电视机刚从实验室诞生的时候开始讲起。那个时期的电视机和现在所使用的CRT电视原理上大同小异，但有一个zui大不同点就是那时候的萤幕是『圆』的！对於那个时候的电视工程师来说，从Tube中发射出来的电子线本就会绕著圆形轨道散布，因此，将萤幕做成圆形是理所当然的事。如果回顾二次大战的电影，那时候雷达萤幕，也就是CRT应用zui多的地方，*代电视也就是那样的造型。不过，对於大多数的消费者来说，圆形萤幕实在太难适应了，zui终还是将萤幕裁成『方』型，已争取大众的认同。而如何在『圆中取方』得到zui大的面积，后来的工程学界看法不一定相同，但通常裁切比例维持在1.4～1.6之间，这之中并没有一定的数学关系式，主要的问题则是在避免圆形投射下，出现暗角的画面。不过，在描述尺寸大小时，仍继续维持50年代的传统，把『圆』形概念套用到『方』型萤幕上，以英吋来表达。久而久之，已经很少人能记得起zui初圆形的概念，而持续将方形16mm的对角线作为『英吋』的代表单位了。

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