我芯不变 解读日系数码相机幕后功臣

作者：梁爽

索尼不仅是一个数码相机制造商还是半导体等多方面生产者，索尼CMOS、CCD也被广泛应用到多个品牌数码相机上，其实索尼提供各品牌CCD/CMOS出现在公众眼前还要追溯到2005年。

索尼在2005年10月4日宣布，该公司生产的部分CCD摄像元件存在缺陷，采用该CCD的产品有可能会出现“取景器和液晶显示屏无法显像，无法拍摄和画面紊乱”等故障。故障原因是连接CCD芯片和引线框的焊接线发生老化而导致脱落。随后，佳能、富士胶卷、柯尼卡美能达、尼康、奥林巴斯、理光等相继宣布了CCD故障事件，至于故障原因则基本上与索尼公布的CCD故障相同，也就是说“CCD内部的布线焊点有时会脱落”。随后我们在这些厂商的中文网站上发现了相关用户公告。

这则大规模故障报道揭示了佳能、尼康等品牌产品所使用的CCD都是向索尼采购的，此次CCD故障涉及的品牌之广、型号之多、时间之长也是让人瞠目结舌。其实索尼CCD/CMOS被多家相机厂商购买使用，早已不是什么新鲜事了，而且绝不仅限于消费机数码相机。

在单反相机中，柯尼卡美能达(后被索尼收购)、尼康、宾得也都采用索尼产CCD，仅有佳能、富士、适马采用自产感光元件。尼康从1996年开始研发D1过程中寻找一款合适的传感器，他们最后找到就是索尼。索尼这款CCD有1080万像素，但其高感表现并不好，D1又定位是体育机，需要较好的高感表现，于是尼康和索尼采用了像素合并的技术，把1080万像素CCD邻近的四个像素当成一个像素来使用，最终产品为275万像素。2001年推出的D1H沿用这款CCD。而同期发布的D1X，则是将这款1080万像素CCD2合1的方法，把上下两个像素合并，在后期相机处理将变形图像重新计算得到500多万图像。

二合一像素结构与普通马赛克结构区别

不过上文提到都是旗舰型高端机，真正走量的还是中端和低端产品，2002年配备给尼康D100的610万有效像素CCD ICX413AQ便是一代经典。索尼ICX413AQ(参看PDF)配备了多款数码单反。最后一代便是2007年6月28日推出K100D升级版：K100D Super。这款CCD在多个品牌间传承长达5年之久。

ICX413AQ

ICX413AQ技术参数

在ICX413AQ之后，ICX483AQA出现，具备1020万有效像素(参看PDF)。这款CCD配备给2005年11月1日推出的尼康D200，使得中端数码单反迅速进入千万像素时代，此时也领先佳能800万像素CMOS。随后又推出ICX493AQA(参看PDF)，这款基本是ICX483AQA简化版，483AQA为4个数据读取通道而简化的493AQA只有2个数据读取通道，这样硬件上限制连拍速度。这两款千万像素CCD像它的前辈一样成就很多经典机型，ICX483AQA仅尼康D200采用，而ICX493AQA应用较多，毕竟中低端对连拍要求不高，一直沿用至2009年7月30日尼康发布的D3000。两款CCD传承时间也达4年。

ICX483AQA与ICX493AQA

ICX483AQA为四通道

ICX493AQA双通道

ICX483AQA与ICX493AQA技术参数对比(主要区别在连拍)

2007年随着尼康D300和索尼a700发布，中端单反开始进入CMOS时代，事实上佳能一直采用自产CMOS(EOS 1D采用外购CCD)，而尼康2004年9月16日发布的旗舰D2X也开始采用1240万像素 APS-C画幅CMOS(尼康向索尼定制)。D300和a700采用新型CMOS与D2X多少有些亲缘关系，CMOS型号为IMX021(参看PDF)。索尼在大尺寸CMOS上研发较早就发力了，比如在D2X那块CMOS之后，2005年9月推出的不可换镜头DSC-R1便搭载APS-C(21.5x14.4mm)1030万有效像素CMOS，可见当初尼康D200是有两种选择的，不过由于某种原因，尼康还是选择了CCD。

尼康D2X的CMOS

索尼R1采用的CMOS

这里我们不难看出索尼对于CCD和CMOS是双管齐下、同时研发，甚至存在一定竞争性。索尼自家a700与尼康D300都采用类似规格CMOS，对于索尼CMOS/CCD部门来说，自家相机部门和尼康都是客户，尼康与索尼长期合作关系，小尺寸传感器(消费DC)和APS-C传感器来自索尼。D300与a700传感器具有相同指标，但它们有不少不同之处，尼康又对其进行了很多更改。

D300/a700与D90、D5000CMOS不同

IMX021 Exmor CMOS内部集成了A/D转换功能

IMX021技术参数

这种定制优化服务不仅仅对尼康，小编曾在《复古即时尚 小谈富士X100之旁轴风潮》文中提到，徕卡X1采用正是IMX021，但有过优化，而富士X100采用尼康D90那块CMOS也是定制的(主要是微棱镜部分优化)。作为CMOS提供商、生产者根据客户需求生产产品是他们的工作，当然价格也有所不同。像尼康D90、D5000等低端型号并没有这种“优待”，基本直接采用索尼CMOS(型号可能是IMX038，与索尼a500采用的相同)，相比IMX021数据读取通道减少，连拍有所降低。高端方面尼康D3X用的也是索尼CMOS，规格与a900类似(参看索尼新闻)，不过这款CMOS是尼康专门为D3X所定制的。

尼康自行设计D3 CMOS

宾得与三星开发的CMOS(1460万有效像素)

目前最新产品如尼康D7000、D3100、宾得K-5也都采用索尼CMOS，索尼在单反界更多扮演的CMOS/CCD提供者，但这种合作并非依赖，比如宾得K20与K7采用三星CMOS，尼康D3、D3s、D700则是自己设计索尼代工，是否采用索尼的图像传感器取决于各厂商对画质需求，而在消费机数码相机中索尼CCD/CMOS更是具有“统治性”。

尼康最新D3100所采用CMOS

正如前文介绍2005年索尼CCD缺陷门揭示的，索尼与很多日系(甚至非日系)品牌有着长期合作关系，尽管当年出现过“掉链子”，但日系企业之间还是非常抱团的，当然也可以看出索尼在这方面产能、价格上颇有优势。各大厂商自然希望自己的机器上使用自己的传感器，但这需要具备一定规模，不然成本比外购更贵，效果不一定好甚至更差，这样看来是很不合算的。索尼作为电子巨头，很早就在研发相关产品，在消费数码相机方面，显然成本更为重视，采用外购CCD/CMOS相当普遍。

小编就拿几款说说，1/1.7英寸CCD是消费数码相机中旗舰专业机型的配备的规格，比如松下LX3、佳能G11等都采用1000万有效像素的1/1.7英寸CCD，型号为ICX685CQZ(参看PDF)，这款CCD对角线9.310mm (1/1.7型)，有效像素1017万。ICX685CQZ比上一代佳能G10、尼康P6000等采用的1369万像素CCD ICX652CQZ(参看PDF)抑制噪点表现更好，当然像素也大大降低。

ICX685CQZ具备更高的灵敏度(对比为1/2.3英寸ICX665)

ICX685CQZ技术参数

ICX652CQZ技术参数(佳能G10采用CCD)

饱和信号量和感度(G信号)都不及ICX685CQZ，这两项关系到灵敏度、画质纯净度(噪点多优质信号就会弱，杂讯较多)

对比1/2.3英寸同样千万像素CCD具备更好抑噪效果

而去年新推出的三星EX1、松下LX5、尼康P7000、佳能G12等，还有今年CES2011奥林巴斯发布的XZ-1应该还是采用该CCD，可能根据各家需要在微透镜上有所改良。

另外除了这种较大尺寸CCD，这几年消费DC十分流行的背照式CMOS也多出自索尼之手。在背照式CMOS上索尼没少大力宣传，旗下也发布不少产品。比如7.59mm(1/2.3型)有效像素1034万背照式CMOS IMX050CQK(参看PDF)，索尼将背照式CMOS命名为“Exmor R”CMOS(参看PDF)，Exmor指CMOS内部集成了A/D转换功能，在模拟信号和数字信号转换之前和之后都对噪点进行处理，实现双重降噪，提供清晰的信号输出。R则是指背面照射技术。

和现有CMOS传感器相比，Exmor R CMOS的光电二极管(光线的接受端)和(传感器芯片上的)线路连接层的位置完全被颠倒过来。形成光电二极管在上，线路层在下的布局。这样，在拍摄时，光线通过芯片表面的色彩滤镜，微透镜后到达CMOS传感器的路线就大大缩短。而且，不再受到以往覆盖在光电二极管表面的各种线路连接层的遮挡和干扰。入射光线的利用率就大大的提升了。这样，我们就能够充分的发扬CMOS半导体材料在信噪比方面(理论上)的优势。

这款1000万像素背照式CMOS(IMX050CQK)几乎传遍各大品牌，比如我们熟悉的索尼WX1、TX1、卡西欧EX-FC150、尼康P100、富士HS11都是采用了它，索尼在去年7月发布DSC-WX5和DSC-TX9已经将Exmor R CMOS像素提升到1220万。而今年年初CES 2011上背照式CMOS像素再提升到1600万。

IMX050CQK技术参数

IMX050CQK具备40fps高连拍

2009年900万像素CMOS一些高速机型，采用的则是IMX032CQR(参看PDF)，像索尼HX1、卡西欧FC100，这块CMOS支持30fps连拍(全像素10bit)相比后来推出的IMX050CQK 40fps(全像素10bit)还是逊色一些 。

IMX032CQR对比CCD具备更好灵敏度

连拍可达30fps(10bit)

小尺寸高像素CCD方面，索尼也推出了ICX681SQW(参看PDF)，这款CCD对角线7.763mm(1/2.3型)，有效像素1420万，支持720P。这款CCD参数大家其实也很熟悉，不少配备1400万像素CCD的数码相机都是用ICX681SQW，比如索尼T99DC、T99C、W390、尼康S8000、卡西欧EX-H15等等，还有些1200万像素CCD中低端产品应该采用的是ICX667/ICX677(参看PDF)。今年索尼最新推出产品都开始采用1610万有效像素Super HAD CCD。

实际上索尼生产的CCD、CMOS当中，有75%是卖给其他公司的，只有25%是自产自销。这样一个以外销为主的商业模式当中，如何抓住市场动向、向客户推销自己的产品乃是关键。索尼在内部就有数码相机部门，两个部门交流就能了解市场的动向以及对功能的要求，以此为依据生产出外销用的传感器。索尼对那些针对外销品的需求也能够灵活应对，比如前文提到一些定制业务就源于此。

前文中读者可能发现一些图像传感器并没有公开的技术PDF，型号未知，这主要源于这款产品是某品牌定制产品(专用)或索尼自己产品使用并不外销，所能查到PDF技术资料的基本都是索尼外销产品。

除了CCD、CMOS索尼其实在显示面板上也颇具实力，比如3英寸92万点LCD正是索尼的产品，索尼型号为ACX561AKA(参考PDF)。该规格大家很熟悉，索尼a900、尼康D3X、D300、佳能7D、500D等等单反都采用该产品，消费机DC中也有不少产品采用。

较为常见3英寸92万点LCD

ACX561AKA技术参数

其实最新的60D、550D所采用3英寸104万点LCD同样是索尼产品ACX405AKM(参考PDF)，这款LCD虽然精度更高，但源于尺寸比例，色域方面指标似乎更低，

较高端的3英寸104万点LCD

ACX405AKM技术参数 色域仅50%？

另外还有如尼康D3100、佳能450D等采用的3英寸23万点LCD，型号为ACX552BLP(参考PDF)；尼康D5000、索尼a390等翻转屏采用的2.7英寸23万点ACX359AKM(参考PDF)

低端3英寸23万点LCD

ACX552BLP技术参数 也可应用到手机上

值得注意的是索尼新发布的TX100V开始采用3.5英寸OLED触摸屏幕(尼康S80、S70都采用3.5寸OLED)，之前仅有三星采用类似技术的AMOLED屏。与LCD做比较，OLED可以自身发光，而LCD则不发光。所以OLED比LCD亮得多，对比度大，色彩效果好。OLED也没有视角范围的限制，视角一般可达到160度，这样从侧面也不会失真。LCD需要背景灯光点亮，OLED只需要点亮的单元才加电，并且电压较低，所以更加省电。 不清楚索尼数码相机的OLED屏具体型号，但规格上非常强悍创业界记录，122.9万点3.5英寸，具备10000:1高对比度，NTSC100%超广色域。

索尼新品TX100V

结束语

索尼在CMOS、CCD、LCD等数码相机重要部件上都是最主要提供者，可以说日系数码相机厂商基本形成以索尼为核心提供商的生产模式，消费机数码相机更为突出，现在这个时代代工、外购比比皆是，我们可以注意到采用相同CMOS/CCD的数码相机所拍出画质不尽相同，作为成像系统，除了传感器还有图像处理芯片、镜头光学特性等等都会对最终结果产生影响，所以作为消费者不必过于纠结于这些部件是谁生产，整合形成产品令您满意那么就足够了，至于成本等等考量那是厂商之间的事情。