由于索尼和富士的CCD做得较为出色，所以，我们这里着重介绍一下它们的CCD技术发展历程。如果你是IT从业者或是IT厂商老总，看完之后就要好好反醒一下自己应该向日本的IT企业学点什么？为什么现在的索尼迷、富士迷那么的多？这仅仅是因为他们的市场做得好？销售渠道做得好吗？学学人家的踏实作风、人家的战略目光、人家艰苦奋斗的精神吧！

　　注意：本文对数码相机和数码摄像机使用高手或与该领域相关的专业人士的参考作用较大。

　　一、索尼CCD技术发展历程

　　由于CCD的生产工艺复杂，因此至今为止，世界上只有索尼、富士、柯达、菲利蒲、松下和夏普6家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商是索尼。索尼是一间最早从事CCD制造的厂商，从70年代就开始研发CCD了，它从开始生产CCD至今累积计算，生产量已超越了1亿片以上，以50％的市场占有率成为CCD市场领导厂商。下面是索尼CCD技术发展简史。

　　1969年，美国的贝尔电话研究所发明了CCD。它是一个将"光"的信息转换成"电"的信息的魔术师。当时的索尼公司开发团队中，有一个叫越智成之的年轻人对CCD非常感兴趣，开始了对CCD的研究。但是由于这项研究距离商品化还遥遥无期，所以越智成之只能默默地独自进行研究。

　　1973年，一个独具慧眼的经营者--时任索尼公司副社长的岩间发现了越智的研究，非常兴奋地说道："这才应该是由索尼半导体部门完成的课题！好，我们就培育这棵苗！"当时的越智仅仅实现了用64像素画了一个粗糙的"S"。然而，岩间撂了一句让越智大惑不解的话："用CCD造摄像机。我们的对手不是电器厂商，而是胶片厂商伊斯特曼-柯达！"当时的索尼和柯达可以说是风马牛不相及，为什么对手会是柯达？时间过去了近40年后的今天，当索尼推出使用800万像素的F828数码相机步入市场的时候，谜底终于揭穿了，岩间说的是"要以超过柯达的胶卷照片的图像质量为目标搞CCD开发！"

　　岩间是那种有远见的经营者，索尼开始引进晶体管时，站在{dy}线指挥的就是岩间，他亲自到美国考察，从美国不断地发回技术报告，靠着这些报告，索尼前身的东京通信工业生产出了晶体管，成长为世界{yl}的半导体厂家。当时，CCD只是实验室里的东西，谁也没有想到它能成为商品。因为按照当时的技术水平，人们普遍认为：运用大规模的集成电路技术、xx无缺地生产在一个集成块上具有10万元件以上的CCD，几乎是不可能的。一般的企业在搞清这个情况以后就从研究中撤了下来。但岩间却不这么认为，他的结论是："正因为机会谁都没有动手搞，我们才要搞！"

　　这在当时是一种边沿的研究，温吞水的努力是难以奏效的。而且，这还是一项很费钱的研究，据说从开发阶段直到实现商品化，索尼花在CCD上的钱高达200亿日元。项目研究虽然只花了30亿日元，但因为CCD的加工制造需要大量专有技术，实现大量生产时的技术积累过程难度{zd0}，所以这方面投下了170亿日元。因此，这个项目如果没有优秀的经营者的支持根本办不到。岩间曾任索尼的美国分社长，回到日本索尼以后担任副社长兼索尼中央研究所的所长。据索尼开发团队带头人木原的回忆："回国最初，岩间视察了中央研究所的全体，随着时间的过去，他的关心逐渐移到了CCD开发方面。大家注意到他{yt}之中有一半是在从事CCD研究的越智成之身旁度过的。到了1973年11月，CCD终于立了项，成立了以越智为中心的开发团队。"

　　在全公司的支援下，开发团队克服重重困难,，终于在1978年3月制造出了被人认为"不可能的"、在一片电路板上装有11万个元件的集成块。以后，又花了2年的岁月去提高图像质量，终于造出了世界上{dy}个CCD彩色摄像机。在这个基础上再改进，首次实现了CCD摄像机的商品化。当时，CCD的成品率非常低，每100个里面才有一个合格的，生产线全开工运转一周也只能生产一块。有人开玩笑说：这哪里是合格率，这简直就是发生率！索尼接到全日空13台CCD摄像机的订单，其中用的CCD集成块的生产足足花了一年。

　　1980年1月，升任社长的岩间又给了开发团队新的目标："开发使用CCD技术的录像录音一体化的摄像机"。又是苦斗，经过了公布样品、统一规格、CCD摄像机开发团队和普通摄像机开发团队的携手大奋战，1985年终于诞生了{dy}部8毫米摄像机"CCD-V8"。从开始着手CCD的研究，直到生产出{dy}台8毫米CCD摄像机，已经经历了15年的岁月了。

　　从CCD开发到数码摄像机的商品化，仅仅是一个开端。真正实现与光学相机相匹敌的图像质量，还有很长的路要走。数码相机上最初使用的CCD虽然是将录像机专用品转用的，但是很快在数码相机专用CCD方面出现了"像素竞争"，静止画面用CCD质量迅速地提高了。

　　以下是索尼公司进入80年代后，以年代为顺序，在CCD传感器技术方面的发展简介：

　　1、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独特的构造。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{lx1}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。

　　2、On-Chipmicro 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。

　　3、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{zy}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。

　　4、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，但更多的斜光并不能百分百地入射到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xx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。

　　5、Ex-View 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"Ex-View 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"Ex-View 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。

　　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ICPIN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。

　　6、四色滤光技术（2003年7月）

　　2003年7月16日，SONY公司正式宣布将会在自己全新的消费级CCD产品上采用全新的四色滤光技术，现在，SONY高达800万像素的F828数码相机产品就是采用了此类全新CCD设计生产的。

　　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。

　　二、富士超级CCD的发展历程

　　富士虽然没有索尼那么雄厚的CCD研发实力，其CCD的研发历程也没索尼长，但它的超级CCD却有着非常独特之处。

　　富士的超级CCD（Super CCD）技术发展于1999年。直至今天为止，市面上大多数的数码相机采用的都是矩阵式CCD做传感器，这种CCD的缺点是像素与CCD的面积产生了矛盾，因为要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下，增加像素就意味着要缩小像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而直至今天为止，更大尺寸CCD加工制造都还比较困难，成品率也比较低，因此成本也一直降不下来，这一矛盾对于CCD而言是难以克服的。在1999年时，富士公司就注意到了这一点，为了解决这一问题，他们研制出了{dy}代超级CCD。

　　超级CCD采用八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列，这样就大大改善了每个像素单元中的光电二极管的空间有效性。其像素按45度角排列为蜂窝状后，控制信号通路被取消，节省下的空间使光电二极管得以增大，而八角形的光电二极管因更接近微透镜的圆形，从而可以比矩形光电二极管更有效的吸收光。光电二极管的加大和光吸收效率的提高使每个像素的吸收电荷增加，从而提高了CCD的感光度和信噪比，因此，相对于有同样数量像素的传统CCD而言，它有更高的灵敏度、更高的信号噪声比和更广泛的动态范围；

　　2001年，{dy}代超级CCD荣获了授予CCD的固体摄像元件优秀研究成果的"沃尔特。科索诺基奖"；

　　第二代超级CCD诞生于2001年。它的像素数比{dy}代超级CCD提高了很多，噪音也大大降低，拍出的图像锐度更高。这项技术获得到了很高的评价，在图像品质和细节方面做出了突破；

　　第三代超级CCD诞生于2002年，它以实现ISO1600和以30幅每秒的速率拍摄VGA电影为特征，采用了新的图像处理算法和芯片技术；

　　第四代超级CCD诞生于2003年。2003年年初，在英国，富士在举办的一次新闻发布会上发布了有关Super CCD SR/HR技术的内容，这也是Super CCD技术的第四代衍生产物。在2003年3月初，在美国拉斯xxx举办的PMA2003年的展会中，富士公司则展示了其应用第四代Super CCD技术的数码相机-Finepix F700。它的问世宣布了富士的第四代Super CCD技术正式进入普及应用阶段。

　　全新的Super CCD SR技术的SR含义在于"Super Dynamic Range"，这种技术可以在现有的传统CCD技术上提升两倍甚至更高的动态延伸效果，Super CCD SR的概念是在CCD传感器的表面每个微透镜上都带有两个光敏二极管，其中一个负责捕捉较为敏感的黑色以及正常光线标准下的信号，而另一个则负责捕捉亮度更高的区域部分信号，两个光敏二极管分别捕捉的光信号再通过相机合成为一张完整的照片，从而提供了超越普通CCD多达二档光圈的惊人动态响应。

　　Super CCD SR技术将CCD的动态范围扩展到了接近普通传统负片胶卷的水平，意味着装备富士Super CCD SR技术的数码相机按光线极弱或极强的环境下都可以拍摄到清晰的画面。富士认为现有的负片技术是由多层不同标准感光实现的，并且还能够提供非常广的动态延伸范围，而Super CCD SR技术也正是针对这样的效果进行设计的，并且效仿负片的感光方式通过两个光敏二极管提供不同的感光标准。

　　富士的Super CCD技术从诞生到现在一直都是褒贬不一的，实际一点地说Super CCD能够实现成像像素的有效提高，但是在细节表现和成像效果上一直遭到专业眼光的怀疑和贬低。富士全新的Super CCD SR技术在很大一方面就是针对现有的Super CCD技术进行的修正和补充，有效提高成像像素的同时在细节和成像质量上加以优化，这样才能真正满足消费者日以挑剔的需求。

　　说到CCD的尺寸，其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面积大小，CCD/CMOS面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。

　　CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。

　　如果分解CCD，你会发现CCD的结构为三层，{dy}层是"微型镜头"，第二层是"分色滤色片"以及第三层"感光层"。

　　{dy}层"微型镜头"

　　我们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，为了扩展CCD的采光率，必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层"微型镜头"就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定,。

　　第二层是"分色滤色片"

　　CCD的第二层是"分色滤色片"，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先，我们先了解一下两种分色法的概念，RGB即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成，而RGB三个字母分别就是Red，Green和Blue，这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C）、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中，CMYK更为适用，但其调节出来的颜色不及RGB的多。

　　原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的数码相机，在ISO感光度上多半不会超过400。相对的，补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感光度，一般都可设定在800以上

　　第三层：感光层

　　CCD的第三层是"感光片"，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。

　　传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为对角长度，35mm胶卷的感光面积为36x24mm。换算到数码相机，对角长度约接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中，很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面积达到23.7x15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36x24mm，达到了35mm的面积，所以成像也相对较好。

　　现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。CCD/CMOS尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。

　　1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸较大的数码相机，价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般CCD/CMOS尺寸也小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS尺寸也越大。

　　CCD，是英文Charge Coupled Device即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件

　　COMS，Comple-mentary Metal-Oxicle-Semiconductor，中文译为"互补金属氧化物半导体"；

　　以传统观点来说，CCD比CMOS的信号采集能力更强、噪音更低，但技术要求很高（据说全世界只有6家公司掌握了CCD研制技术），成品率较低，因此成本较高（尤其是大尺寸CCD）；而CMOS胜在集成度高、生产工艺简单（传统集成电路的生产线稍加改造即可生产CMOS感光器，有很多厂商都能生产），因此成本低廉，但信号采集和噪音控制能力都比CCD更差，而且由于单个感光单元构造比CCD复杂、庞大，CMOS难以做到高象素密度，所以目前在小型DC上CMOS无法跟CCD竞争！当然，经过CANON、SONY等诸多厂家的技术改经，目前大尺寸CMOS的性能已经可以跟CCD相媲美了，加上成本优势，所以在DSLR上得到广泛应用！

　　至于色彩，其实目前广泛使用的马赛克型感光器是无法直接感知色彩的，它们只能感知光线强度（类似黑白胶片）并将其数字化，然后通过某种运算得出彩色信号即图像。可见，照片的色彩风格基本上是由成像算法决定的，跟感光器本身没多大关系

　　很多人买相机很关心是多少万像素的，像素值当然很重要，其实还有一个很重要的指标是数码相机是采用CCD的还是CMOS的，这点大多数人比较容易忽略。

　　那么，CCD和CMOS到底是哪种好呢？请看下面的资料：

　　其实，CCD也有两种：全帧(Full frame)的和隔行(Inter line)的。这两种CCD的性能区别非常大。

　　总的来说，全帧的CCD性能{zh0}。其次是隔行的CCD。CMOS的综合性能最差。

　　Full frame CCD最突出的优势是分辨率和动态范围。最弱的地方就是贵，耗电。

　　CMOS最差的地方是分辨率，动态范围和噪声。优势就是便宜，省电。 Inter line CCD比CMOS强的地方在于噪声。

　　总的来说，两种CCD的颜色还原都比CMOS强。

　　现在一般的消费级数码相机，在宣传上都不说是Full frame CCD还是Inter line CCD。当然多数都是后者。专业级的数码相机，肯定是前者。所以，Full frame CCD和Inter line CCD间的区别,，都存在于专业级数码相机和消费级机之间。当然，专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。

　　Super HAD CCD是SONY公司开发的一种CCD。

　　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独特的构造。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{lx1}使用在INTER LINE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。

　　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{zy}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。

　　Super HAD CCD中文就是超级HAD CCD传感器

　　Super是\"超级\"，HAD是Hole Accumulation Diode，即\"空穴积累二极管\"

　　在提高CCD的敏感度的同时{zd0}限度的降噪，这就是SONY特有的"超级HAD CCD"，可以表现出细腻出众的色彩还原性和和谐的xx图像。 相关的主题文章：