時(shí)代發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步。數(shù)碼相機(jī)的各種新技術(shù)層出不窮。所以我們數(shù)碼相機(jī)頻道特撰寫"拒絕術(shù)語"系列文章，力求用通俗易懂的文字為各位網(wǎng)友解釋常見又不太易懂的數(shù)碼相機(jī)技術(shù)術(shù)語，讓大家在購機(jī)前能清楚明白相關(guān)技術(shù)。本期就為大家講解一下現(xiàn)在出現(xiàn)率頗高的"背照式CMOS傳感器",分析一下此技術(shù)是好是壞。

　　照片怎么來的？

　　相機(jī)的本質(zhì)價(jià)值就在于把我們?nèi)搜勰芸吹降木跋筠D(zhuǎn)化成可以保存欣賞的平面圖像，把輾轉(zhuǎn)即逝的瞬間變成永恒。

　　其中膠片相機(jī)成像是依靠鹵化銀晶體的化學(xué)特性，即遇光就會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。

　　科技發(fā)展到了數(shù)碼化的時(shí)代，照片的存儲(chǔ)終是以數(shù)字的格式，即是一連串的數(shù)值組成的文件。

　　數(shù)碼照片是一些電路和軟件計(jì)算出來的結(jié)果

　　照片要以數(shù)碼的方式來表現(xiàn)，一個(gè)非常重要的步驟就是量化。實(shí)際上量化過程的部件是影像傳感器，它可以將傳到它身上的不同強(qiáng)弱、不同顏色的光線，通過轉(zhuǎn)化成可以感光二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換成電荷或者是電壓信息，整個(gè)圖像傳感器點(diǎn)陣上所有的信息出來再到處理芯片生成數(shù)字格式的圖片。

　　CCD傳感器和CMOS傳感器

　　而現(xiàn)在普遍使用的兩種圖像傳感器就是大家經(jīng)常聽說到的CMOS和CCD傳感器了。如下圖所示，左邊為CCD傳感器的結(jié)構(gòu)，右邊的為CMOS傳感器的機(jī)構(gòu)，黃色的小方塊為像素點(diǎn)。由圖示可以看出，CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。

　　CCD傳感器和CMOS傳感器的不同

　　正是由于兩種傳感器處理過程的不同，所以在早期，CMOS影像傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都比CCD要差。因此，近幾年芯片級(jí)的廠家都放了非常多的精力在CMOS傳感器上，以致現(xiàn)在CMOS傳感器在市場終端產(chǎn)品上占據(jù)了非常高的份額，特別是數(shù)碼相機(jī)方面。

　　背照式CMOS傳感器基本原理

　　時(shí)間推進(jìn)到了08年6月，索尼公司發(fā)布了背照式CMOS,并冠以Exmor R名稱，并且首先用在數(shù)款DV產(chǎn)品上。

　　背照式CMOS傳感器的優(yōu)化之處就是將元件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)改變了，即將感光層的元件調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光能從背面直射進(jìn)去，避免了傳統(tǒng)CMOS傳感器結(jié)構(gòu)中，光線會(huì)受到微透鏡和光電二極管之間的電路和晶體管的影響。

　　背照式CMOS傳感器物理結(jié)構(gòu)圖

　　背照式CMOS傳感器的具體結(jié)構(gòu)如上圖所示，橙色的為光線路，黃色線為受光面。左邊的傳統(tǒng)式，明顯看到光線通過微透鏡后還需要經(jīng)過電路層才能到達(dá)受光面，中途光線必然會(huì)遭到部分損失。背照式CMOS傳感器的元件則不同，在改變了結(jié)構(gòu)后，光線通過微透鏡后就可以直接到達(dá)感光層的背面，完成光電反應(yīng)，從進(jìn)光量上改善了感光過程。

　　然后我們更細(xì)一點(diǎn)分析，由于中間沒有阻隔，背照式CMOS傳感器的感光面離微透鏡更近了，也就是說光線的入射角度和覆蓋的面都能得到優(yōu)化，感光元件就有可能輸出更為的信號(hào)。

　　綜合以上的因素，背照式CMOS傳感器比傳統(tǒng)CMOS傳感器在靈敏度會(huì)上有質(zhì)的飛躍，結(jié)果就是在低光照度下的對(duì)焦能力和畫質(zhì)有極大的提升。

　　為何這么遲才推出背照式CMOS?

　　為何看上去如此簡單的改進(jìn)是在傳統(tǒng)CMOS傳感器出現(xiàn)這么久才被制造出來呢？其實(shí)科學(xué)家們大概在20年之前就想到了，只是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)調(diào)整后的背照式CMOS傳感器對(duì)電子器件的生產(chǎn)工藝和微處理技術(shù)的要求非常高。因此，芯片廠家在內(nèi)功不夠的時(shí)候勉強(qiáng)做背照式CMOS傳感器必然會(huì)導(dǎo)致得不償失，可能會(huì)導(dǎo)致更多的噪點(diǎn)產(chǎn)生。

　　背照式CMOS傳感器生產(chǎn)過程

　　新型的背照式CMOS傳感器還有什么優(yōu)點(diǎn)？

　　新型背照式CMOS傳感器得益于電子器件的制作工藝升級(jí)，至少在兩個(gè)方面有提升。而CMOS傳感器在每一個(gè)像素點(diǎn)上都已經(jīng)將電荷轉(zhuǎn)化成了電壓數(shù)據(jù)，在提高大像素幀率上有比較大的空間。

　　不過這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)并非被照式CMOS傳感器特有，是當(dāng)今新款的CMOS傳感器普遍都能做到的。

　　用上背照式CMOS傳感器畫質(zhì)就會(huì)好了嗎？

　　既然背照式CMOS傳感器這么厲害，是不是說配備了了它的數(shù)碼相機(jī)拍照就很牛了呢？其實(shí)不是，決定數(shù)碼照片的畫質(zhì)除了部件傳感器外，還有鏡頭以及處理算法等因素。鏡頭的因素大家應(yīng)該都容易理解，因?yàn)楣饩€到達(dá)傳感器之前是要通過鏡頭。而各型號(hào)的相機(jī)使用的鏡頭不盡相同，具體的質(zhì)素也當(dāng)然會(huì)有差異。

　　對(duì)比裝備了背照式CMOS傳感器的相機(jī)和其他相機(jī)的各檔位ISO畫質(zhì)，大體的結(jié)論是在低ISO的時(shí)候，兩者相差不大，但在高ISO時(shí)候的確有一定的提升。另外值得提及的一點(diǎn)就是，裝備了背照式CMOS傳感器的相機(jī)在低光環(huán)境的對(duì)焦能力大大加強(qiáng)，這是一個(gè)非常重要的提升。

　　總結(jié)：至今，已經(jīng)有多家芯片生產(chǎn)廠家已經(jīng)宣布了自己的背照式CMOS傳感器產(chǎn)品，而接下來將會(huì)有更多的影響產(chǎn)品采用背照式CMOS傳感器。