主流数码相机感光元件来源汇总(下)

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常见感光元件的规格及面积对比。
面对众多数码影像新品,我只感慨自己的钱包有点瘪……
『1.5英寸、4/3英寸与1英寸』
与35mm全画幅、APS-C画幅相比,1.5英寸、4/3英寸与1英寸三种规格要相对小众一些。其中,奥林巴斯、松下两家的数码单反、无反相机采用了4/3英寸规格的感光元件,佳能G1X采用了1.5英寸感光元件,尼康1系无反相机与索尼RX100则采用了1英寸的感光元件。
由于这三种规格均是在数码时代才出现的(1.5英寸和1英寸标准是去年才出现的),所以ET先给大家列一组数据对比。以35mm全画幅(36.0mm×24.0mm)作为100%,那么1.5英寸(18.7mm×14.0mm)是其面积的约30.3%、4/3英寸(17.3mm×13.0mm)是其面积的约26%,然后1英寸(13.2mm×8.8mm)是其面积的约13.4%。
补充一句:在目前按『英寸』作为规格的感光元件中,只有1英寸是3:2的,其它规格都是4:3的。
1.佳能G1X
佳能G1X采用了自主研发、生产的约1430万像素1.5英寸CMOS。与佳能EOS系列所使用的约1800万像素APS-C画幅CMOS相比,这块CMOS的面积为前者的约78.8%、有效像素则为前者的约79.4%,基本上可以看做是在前者基础上进行了裁切(同样采用4通道读取)。当然,作为一款固定镜头相机,G1X的感光元件可以与镜头进行一对一的优化,从而改善画面边缘的暗角等问题。
2.奥林巴斯E-M5
经过了一段时间的猜测之后,奥林巴斯社长笹宏行终于承认E-M5的采用了由索尼制造的CMOS,这也是索尼第一次对外提供4/3英寸规格的感光元件。综合目前的测试数据和实拍样张看,E-M5的画质表现要优于同像素的松下产品。
奥林巴斯E-M5所采用的4/3英寸规格约1610万像素CMOS。
有消息称,奥林巴斯已经决定在未来E-PL/E-PM系列产品上继续使用索尼的CMOS。松下失去了奥林巴斯这样一个大客户(应该也是4/3英寸感光元件的唯一客户),以后4/3系统联盟的发展趋势变得难以捉摸。
3.松下GH2/GX1/G5/GF5
目前,松下在售无反相机共有GH2、GX1、G5/G3、GF5/GF3/GF2共8款。虽然松下在每一次新产品发布时都宣称采用了全新开发的感光元件,但从规格上,以上8款产品可以分为三类:
- GH2、G5:总像素约1831万,有效像素约1605万。具有冗余设计(16:9格式下有效像素更高)。
- GX1、G3:总像素约1668万,有效像素约1600万。
- GF5、GF3、GF2:总像素约1306万,有效像素约1210万。(这也是奥林巴斯在E-M5之前广泛采用的CMOS)
松下GH2所采用的4/3英寸规格约1605万有效像素LiveMOS。
据悉,松下即将发布的GH3有效像素仍将维持在1600万左右,但实现了动态范围的大幅扩展。在奥林巴斯成为索尼的客户之后,松下的4/3英寸感光元件只能用在自己旗下的产品上了。在这种情况下,继续维持三种不同规格CMOS的生产显然不很划算。(其实ET想说,除了GH3外,其它产品也用索尼的CMOS算了……)
4.尼康1系J1、J2、V1
尼康1系无反相机采用了由Aptina生产的1C1CC型CMOS。这款CMOS具备三大高速特性:1.内嵌用于相位检测的特殊像素(构成73个AF点),可在适宜拍摄环境下,提供媲美数码单反相机的对焦速度;2.可实现最高每秒60帧的高速连拍性能;3.具备准4K短片录制功能(尼康1系的动态快照功能)。
Aptina隶属于镁光科技股份有限公司,主要为便携数码相机、拍照手机、安防摄像机、笔记本/平板电脑等产品提供CMOS影像处理解决方案。近年来,Aptina不仅加强了与尼康等知名企业的合作,同时还积极推进高速背照式CMOS、帧内HDR动态范围扩展等新技术的研发与应用。值得一体的是,在Aptina的产品列表中,包含有一款型号为MT9H004的约1600万像素APS-C画幅CMOS。
5.索尼RX100
索尼RX100采用了自主研发、生产的1英寸约2020万像素CMOS。虽然有效像素数值很高,但如果与2/3英寸、1/1.7英寸、1/2.3英寸等规格相比,这款CMOS的像素密度其实并不高。(大致相当于2/3英寸的1010万像素、1/1.7英寸的720万像素、1/2.3英寸的230万像素)
索尼RX100所采用的1英寸约2020万像素CMOS(左)与1/2.3英寸感光元件(右)
『2/3英寸、1/2英寸』
在目前的民用数码相机领域,只有富士旗下的部分产品使用了2/3英寸与1/2英寸这两种规格的感光元件。
富士1/2英寸规格BSI EXR CMOS与2/3英寸EXR CMOS。
1.富士XF1/X10/X-S1
富士X系列的这三款产品(XF1尚未正式发布,名称亦可能为XP1)采用了自主研发、生产的2/3英寸约1200万像素EXR
CMOS。这种CMOS采用了富士独有的EXR原色滤镜排列结构,除了标准的全像素输出外(HR模式),还能通过合并相邻像素达到扩展动态范围(DR模式)或降低噪点(SR模式)的功能。事实上,即使不在DR模式下,我们只需要将输出像素选择为600万,就可以实现最大400%的动态范围扩展。
需要强调的是,富士这款2/3英寸CMOS并不是背照式的。
2.富士HS33EXR/F775EXR等
目前,富士HS、F、Z系列的中高端便携数码相机普遍采用了1/2英寸约1600万像素的BSI EXR
CMOS。『BSI』代表了这款CMOS采用了背照式结构,可以提高单个像素的感光面积,获得更好的弱光拍摄画质;而『EXR』则代表了这款CMOS具备富士独有的EXR原色滤镜排列结构,可以通过合并像素的方式扩展动态范围或降低噪点。
富士BSI EXR CMOS的EXR阵列与背照式结构说明。
『1/1.7英寸、1/2.3英寸』
在便携数码相机领域,1/1.7英寸与1/2.3英寸可以说是应用范围最广、使用时间最久的两种规格。前者主要应用于中高端便携数码相机,后者则主要应用在普及型产品上。从目前的情况看,这两种规格的CMOS几乎是被索尼公司所垄断的。无论是佳能、尼康、三星、奥林巴斯、宾得还是明基、爱国者、柏卡,均采用的是索尼生产制造的CMOS。
1.索尼IMX144CQJ型CMOS
IMX144CQJ是一款1/1.7英寸约1240万有效像素的CMOS感光元件。这款CMOS在1200万输出像素、12bit
A/D转换模式下,可以达到最高每秒35张的输出速度;而在视频拍摄方面,这款CMOS不仅支持最高每秒60帧的4K摄像(4096×2160),同时还能在低像素下提供最高720帧/秒的记录能力。【引用】
目前,基本可以确定尼康P7700、三星EX2F、松下LX7采用了IMX144CQJ型CMOS。存在争议的则是佳能S100V——这款产品的发布时间较早,官方也没有强调采用了背照式结构;但佳能此前并没有生产过1/1.7英寸的CMOS,并且单独为一款产品生产CMOS也有些不太划算。或许,等到佳能发布G15的时候,我们就能确认其CMOS来源了。
2.索尼IMX118CQT型CMOS
IMX118CQT是一款1/2.3英寸约1847万有效像素的CMOS感光元件。这款CMOS在1798万输出像素、12bit
A/D转换模式下,可以达到最高每秒24张的输出速度。目前,这款CMOS只使用在索尼Cybershot便携数码相机的高端产品中。【引用】
除索尼外,佳能、尼康、富士等品牌的中高端便携数码相机主要采用了1/2.3英寸约1600万像素的CMOS感光元件。这应该是IMX118CQT的前代产品,遗憾的是索尼官网并没有透露这款CMOS的详细规格。
除了数码相机外,索尼CMOS在手机等智能设备中同样占据大量份额。
索尼曾在一次座谈会上表示,对于感光元件的革新,除了通过各种方式提高它的基础性能外,另外一个途径就是不断提高它的速度,利用高速度弥补一些固有缺陷。事实上,近年来不断得到普及的多帧降噪技术、机内自动HDR技术就是『高速理论』的有效应用。
小结:
以上就是目前主流数码相机所使用的感光元件。可以看出,4/3画幅以上的CMOS目前主要是通过改善微透镜、减少电路占用空间等方式提高单个像素的感光面积;而1/1.7英寸或更小尺寸CMOS由于像素密度高,电路方面的改进空间较小,因此采用了更先进的背照式结构。
目前,索尼、松下、佳能、尼康、富士等日系厂商占据了全球CMOS市场超过50%的份额,而在影像产品领域,日系厂商也已构成了垄断地位。不久前,我们得知国内一家名为思比科微电子的公司成功研发出了APS-C画幅约1200万有效像素的CMOS感光元件。【引用】虽然在技术指标上与索尼IMX021(2007年公布)还有差距,但仍旧让我们看到了国产半导体产业的一线希望。