富士與松下聯手開發新款 CMOS ，積極推動感光元件市場的改朝換代

2013/06/13 10:01

富士（Fujifilm）與松下（Panasonic）日前宣稱，兩廠將合作開發出能徹底紀錄下無比豐富的畫面質地及鮮明色彩，同時擁有業界最高明暗動態與靈敏度的CMOS感光元件。根據原廠說法，該款感光元件將可用於數位相機、保全設備、車載鏡頭以及隨身裝置上。看來除了前一陣子炒得很兇，據說各大廠都投入開發Fovern X3類型的感光元件之外，傳統Bayer CMOS也還是有發展空間的，未來幾年數位影像的創新技術相當值得期待。

結合雙方之長，足以顛覆市場的「殺手級應用」

其實，兩家廠商都已投入新款CMOS感光元件的研發有好長一段時間，富士早在多年前就提出該款新CMOS感光元件的概念，並在2011年取得關鍵專利。此番兩家M4/3大廠正式在雙方網站公佈將開發出以有機光電轉換層取代傳統的矽光電二極體的新型CMOS感光元件，在技術層面上，仍是以富士的研發成果為主。

根據官方新聞稿的訊息表示，在與松下的合作中，富士將有機技術與松下的半導體技術結合在一起，開發出新的有機CMOS感光元件。新型感光元件擁有業內最高的88dB動態範圍，其感光性達到傳統感光元件的1.2倍，並擁有更寬的入射角度，能夠用來生產出性能更優異，方便攜帶且畫質更好的數位相機。

兩廠延宕至今才正式公佈開發出新款CMOS，是否在沉寂已久的這段期間，試圖克服量產製程中的諸項技術問題？而今年即將推出的新機，有沒有可能直接採用該項「殺手級應用」？如果屬實，勢必會對目前掌握主要感光元件技術與量產能力的Sony、Canon兩廠造成相當威脅，進而加速感光元件技術的新陳代謝，對於當今低迷的市場，絕對是件振奮人心的好事。

▲富士新開發具「高吸收係數」的有機光電轉換層，能有效代替矽光電二極管，用來製造感光元件。

一步一腳印的進化

話說從頭。早在富士由F505這部採用大尺寸EXR CMOS感光元件的隨身DC開始，很多人都猜測在大片幅機種上，未來該廠是不是會捨Super CCD，而採用CMOS？果不其然，在後面推出的X100 / X10使用的就是被稱為X-Trans的CMOS感光元件。以上兩款感光元件，都採用了「背照式感應器」的構造，也就是藉由將線圈電路移到感應器的背面，大幅提昇感光度，並同時降低了雜訊的產生，據富士原廠的說法，兩者在事實上超越了傳統形式CMOS感光元件的解析度，但是仍有改進的餘地，在新聞稿上提到：

業界持續努力探索提高感光元件解析度的技術，目前畫素的確提高了，但是，為了提高畫質，追根究底還是要改善動態範圍，提高接收光線的能力，以及避免畫素之間互相干擾才行。我們已經開發出了具有「高吸收係數」的有機光電轉換層，能夠有效代替矽光電二極管，用來製造新款的感光元件。

由於採用有機光電轉換層，因此感光元件可以作得更薄 (0.5 micron vs 3.0 micron)，因此光線入射角度由傳統約30-40度增加至 60 度，因此可以更忠實的呈現色彩。另外，傳統 CMOS 感光元件在每個畫素外都有環型電路包圍，佔去不少面積，而有機感光元件則可以 100% 使用所有受光面，藉由收集全部光線，將感光能力提高 1.2倍，對於暗處拍攝當然更加有利。

▲新款CMOS的動態範圍高達 14.6 級，已逼近人眼極限15級的辨識能力！可以在避免高光過曝的同時，保留暗部生動的色彩和豐富細節。

新款感光元件，具有逼近人眼極限的動態表現

前面提到新款感光元件的重要特點是擁有 88dB 的超高動態範圍，以大約 6dB 等於1級來換算，其動態範圍高達 14.6 級，已相當於電影負片的亮暗動態記錄能力，逼近人眼極限15級的辨識能力！放眼望去，即使高階數位機背也未必能敵。也難怪原廠敢誇下海口：本款感光元件可以極大地擴展相機的動態範圍和感光性，在避免高光過曝的同時，也能保留暗部生動的色彩和豐富細節。

總結來看，由2010年開始推出的X100採用CMOS感光元件之舉，可以視作富士決定脫離CCD陣營的關鍵分水嶺。同時，富士在135片幅市場上，繼Nikon之後放棄採用CCD感光元件，是日系品牌堅持到最後才退出的廠商之一（德國徠卡仍然在M系相機全數採用CCD），可算得上是極度講究理論畫質的「本格派」。因此換個角度，富士本次量產新型CMOS感光元件之舉，也具有CCD感光元件全面退出傳統135片幅市場的象徵意義。

畢竟CMOS在低噪訊、低通電量、高ISO表現的原生特質之下，再經各大廠獨門技術的加持，畫質表現已大幅提昇，雖然距離CCD在低ISO下的細緻成像仍有一段距離，但顯然已經達到市場可以接受的程度，況且兩者相較，CMOS還享有量產優勢，在商言商，只要畫質不是太離譜，廠商自然會往產能大的一方傾斜。

▲傳統 CMOS 感光元件在每個畫素外都有環型電路包圍，佔去不少面積，而有機感光元件則可以 100% 使用所有受光面，藉由收集全部光線，將感光能力提高 1.2倍，對於暗處拍攝更加有利。

135片幅CMOS全面取代CCD感光元件

這場CMOS與CCD之戰，就彷彿近年來在電視市場上，電漿與液晶面板的比試一般：不論電漿原生表現有多優異，最終還是得以大多數消費者的需求來定勝負。在與具有低成本生產優勢的CMOS相比，曲高和寡的CCD還是得走向黃昏，被「發派邊疆」到大尺寸數位機背的應用領域。未來在以日系相機主導的135片幅市場上，取而代之崛起的將會是各種改良型的CMOS感光元件，這幾乎是已經可以斷定的事實。