数位相机的原理构造与发展现况

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1、報告大綱一：數位相機的起源二：數位相機工作原理三：數位相機與傳統相機的比較1. 處理時間不同2. 儲存媒體不同3. 影像品質不同4. 輸入輸出方式不同5. 成本不同 A 鏡頭 四：數位相機的發展現況五：數位相機的趨勢 B 影像感測器 1. 解析度2. 儲存媒體3. 功能性4. 外型與操作六：結論 七：參考資料一：數位相機的起源數位相機最早出現在美國，大約20多年前裝置在衛星上，美國曾利用它通過衛星向地面傳送照片。後來數位攝影技術轉為民用並不斷拓展應用範圍，目前在歐美已十分流行，它是繼掃瞄器之後，成為電腦影像的新型輸入設備之一，並且已經廣泛的使用當中。二：數位相機工作原理數位相機是由光、機、電一

2、體化的產品。它的核心零件是CCD(Charge Couple Device，電荷耦合原件)影像偵測器。CCD是使用一種高感光度的半導體材料製成，在光線作用下，可將光線作用強度轉化為電荷的累積，再通過模數轉換晶片轉換成數位信號(也就是0與1的訊號)，數位信號經過壓縮以後由數位相機內部的快閃記憶體或內置儲存媒體來保存，因而可輕易的透過各種方式把影像資料傳輸到電腦，並借助電腦的處理手段，根據需要來修改影像。 三：數位相機與傳統相機的比較數位相機的最大優勢在於利用數位化的資訊，可以借助遍及全球的數位通信網及時傳送(例如Internet)，得以實現影像的即時傳遞。它的外觀，部分功能和操作方式與普通的35

3、mm相機差不多，但毋須對焦、設置快門速度等(但是少數的專業型數位相機操作方式卻和傳統相機一般)。此外，數位相機與傳統相機相比，還有以下幾個不同點：1. 處理時間不同：從按下快門到數位相機真正地儲存下影像之前，需要延遲約15秒。這是由於需要進行光感測器讀取景像、高速光圈或改變快門速度、檢查自動聚集、打開閃光燈等，將所拍攝下的影像轉成數位元信號等操作，因此數位相機並無法做到像傳統相機一般的連續拍攝，即使數位相機有這樣的功能，也是犧牲了高解析度而遷就至低解析度的影像才可作到，另外由一張拍攝完成到準備拍攝另外一張影像的時間伴隨著解析度大小而有所不同，簡單的說，就是解析度越高，所花費的時間越多。2. 儲

4、存媒體不同：數位相機攝取的影像以數位元方式儲存在記憶卡上，而傳統相機的影像則是以化學方法記錄在鹵化銀的底片上。3. 影像品質不同：用傳統相機拍攝的影像晶狀格會遠遠小於CCD採集的影像圖元數，其次傳統相機的鹵化銀膠片可以補捉連續色調和色彩，而數位相機的採集原理只能是亮或暗兩種情況；此外，數位相機的CCD在較亮或較暗的光線下會丟失部分細節，並且有時很難校正；它適宜使用單調光、使用閃光燈或HMI光源拍照，會得到令人滿意的效果。同時一個典型的35mm傳統相機解析度一般可以輕易達到2500dpi，而數位相機無法達成如此高的解析度。4. 輸入輸出方式不同：數位相機拍攝的影像可直接輸入電腦，經由影像處理軟體

5、處理後列印出來。傳統相機的影像則必須在暗房裡沖洗，想要進行處理必須通過掃瞄器輸入電腦，掃瞄得到的影像品質必然受到掃瞄器精度的影響。這樣，即使它的攝影品質很好，經過掃瞄以後得到的影像就差得遠了。 照這樣說，數位相機所得到的影像是不是只能利用印表機輸入成相片呢 其實並不然，現在矗立在各大街頭的相片沖洗店，店頭招牌已經漸漸加入一行字數位影像輸出中心，也就是說傳統的沖洗店已經追上了時代的潮流，加入了數位相機的影像輸出服務，只不過鑑於沖印裝置建購成本比起傳統的自動沖印設備來的昂貴(大約一部機器在八百萬元左右)所以設立點並不是很多，可是在趨勢的引導下，數位沖洗店已經朝向加盟的方式經營。所以在不久的將來，數

6、位沖洗店將與傳統的沖洗店一樣普及。5 成本的不同：傳統相機要沖印成相片，必須交給相片充洗店作相片沖洗，但是數位相機可不用這樣的麻煩，因為可供輸出的管道十分的多，例如可用噴墨印表機、相片印表機、數位沖洗店，甚至最新的技術是採用透過Internet傳輸影像到數位沖洗店的電腦中，然後經由數位沖洗店輸出之後，交由快遞送至收件者家中，這樣的方式，可以節省往返車勞的時間，也方便無法到沖印店送件的使用者。 經過調查顯示，數位相機的功能上具有明顯的優點，便於在電腦上進行編輯處理，存儲量大，易於傳輸並可長期保存；只要具備適當的輸出設備，輸出也相當方便快捷，這些優勢是普通相機所無法比擬的。但與此同時，數位相機尚存

7、在一些明顯的不足，機體價格昂貴是首要問題，因為數位相機是採用電子式構造，基於機密度的考量，所以數位相機的價格一直無法平民化。 影像的品質也有待提高，這個缺點只有朝增加解析度與技術的進步才可以解決，另外數位相機的拍攝受環境限制，曝光動作時間長和不易操作也限制了它的普及。還有最重要的一點，就是數位相機所攝成的影像輸出成本比起傳統底片輸出成相片還要來的昂貴。 總體而言，價格是阻礙我國數位相機市場迅速發展的首要因素。數位相機的價格令大多數的人敬而遠之。其次，國內數位相機的市場剛剛起步，產品性能有待提高，必然涉及到售後服務的完善程度，相關產品的配套等問題；使用上的侷限與操作上的困難也增大了它與人們的距離

8、。另外，產品的宣傳活動及形式也是數位相機普及的關鍵一環。四：數位相機的發展現況A 就數位相機的鏡頭來說：A-(1) 依可否調焦區分為固定鏡頭（fix lens or free focus）及可自動對焦鏡頭模（focus lens）固定鏡頭顧名思義就是光學鏡頭本身與機身為固定不動，以及兩者無相對運動。其另一涵義就是此光學鏡頭無法調焦。所以其成像品質與可對焦之光學鏡頭相比較之下，就遜色不少。另外，為使拍攝範圍能涵蓋從近距離別無窮遠，因此就必須使其拍攝條件設定在景深長的狀況，所以其採用的光圈值就不能太小，也由於光圈值大，因此就必須靠閃光燈來補光。一般此鏡頭在低階相機或PC Camera最常見。 A-

9、(2) 依鏡頭焦距值可否變化區分為單焦點鏡頭和變焦鏡頭取像用光學鏡頭若以焦距可否變化，可分為單焦點鏡頭及變焦鏡頭。單焦點鏡頭顧名思義其此鏡頭的焦距值就只有一個；如5.7mm、6.2mm，如前所述固定鏡頭（ fix lens）一般都為單焦點鏡頭，但單焦點鏡頭不一定就是固定鏡頭，因高階單焦點鏡頭包括有可對焦鏡頭。而變焦鏡頭的焦距值，不是一個固定值，而是一段範圍；如618mm、5.511mm；因其焦距值可變化，所以其機構相對就更複雜。一般變焦鏡頭的採用會搭配在中高階數位相機上，而用在數位相機上其變倍比（最大焦距值與最小焦距值之比值）通常23倍之間最多，而變焦鏡頭通常都為可對焦鏡頭。A-(3) 依視角

10、可區分廣角、標準、望遠視角的鏡頭 以一般人雙眼能充分辨識色彩的角度範圍的為50度的視角來說，我們依此來區分光學鏡頭的視角為廣角、標準或望遠，約略可依成像面尺寸(即CCD尺寸)來出略判別光學鏡頭其焦距值對此CCD的視角。有一簡單的判別方法，就是若焦距值約等於CCD尺寸對角線，則可說此鏡頭對此CCD展現的視角為標準鏡頭，舉例來說，以12英吋CCD成像面尺寸約寫48mm X 64mm，對角線為8mm。 若搭配光學鏡頭其焦距值若為8mm，則其視角接近人眼的辨識色彩的視角，此光學鏡頭可稱為標準鏡頭。反觀之，若焦距值約明顯小於或大於CCD尺寸對角線，其將造成通過鏡頭成像後，視角將大於或小於人眼的辨識色彩的

11、視角，則稱為廣角或望遠鏡頭，其影響就是可成像的範圍較廣景物較小或可成像的範圍較窄景物較大。例如4mm的焦距值的光學鏡頭對於13英吋CCD的成像面（對角線約6mm），其視角約74度大於50度人眼的辨識色彩的視角甚多，因此我們稱此鏡頭對於13英吋CCD為廣角鏡頭。而一般數位相機單焦點鏡頭皆小於CCD對角線長度，以使其具廣角視角效果有如14mm的焦距值的光學鏡頭對於13英吋CCD的成像面，其視角約24度小於50度人眼的辨識色彩的視角甚多。因此在遠處之景物也可透過此光學鏡頭，得到較大的像。因此我們稱此鏡頭對於 13英吋CCD為望遠鏡頭，一般數位相機除了搭配變焦鏡頭外，較少有數位相機單焦點的鏡頭，視角為

12、望遠視角。然而，在數位相機焦距值規格中，經常以相當於傳統33mm底片相機的焦距值來表示，而 35 mm底片規格尺寸為24mm x 36mm而其對角線尺寸約略為43mm，但我們常以鏡頭焦距值50mm為35nm底片相機的標準鏡頭。A-(4) 數位相機光學鏡頭規格演進 依CCD畫素區分數位相機可分為低階、中階、高階數位相機，同樣地光學鏡頭亦可分為低階、中階、高階光學鏡頭。 首先，我們若從數位相機畫素發展的歷程來區分的話，大抵可分為三階段。第一階段則以CCD有效畫素在30萬畫素以下的低階數位相機為主，第二階段則以CCD有效畫素在30萬畫素以上到80萬畫素之間的中階數位相機，第三階段則以CCD有效畫素在

13、百萬畫素以上的高階數位相機。在此三階段搭配的光學鏡頭，其規格及技術也不盡相同。以第一階段低階數位相機來說，此時搭配的光學鏡頭，幾平全部是固定鏡頭(fix lens or free focus lens)為主，也就是以低階光學鏡頭為主，其所提供的功能有限，諸如光圈值大部分為一段固定光圈口徑，而只有少數有提供兩段的光圈口徑，對焦功能方面無(也就是不用對焦)。因此此階段數位相機的光學鏡頭規格與PC Camera的光學鏡頭幾乎相同，兩者的差異只在於鏡片材質的不同而已，數位相機為玻璃鏡片， PC Camera為塑膠鏡片居多。 而第二階段數位相機搭配的光學鏡頭，在規格及功能上已明顯提升，諸如具自動對焦功能

14、、近距拍攝、多段光圈變化、機械快門及23倍變倍比之變焦鏡頭等等。此時光學鏡頭的技術，已牽涉較複雜的光學、光機及電氣控制技術。 在第三階段數位相機，由於具百萬畫素CCD（ 2百萬或 3百萬）其每個畫素尺寸約在34 m之間因此光學解像力被要求就相當嚴格（光軸中心解像力需2OO lpsmm，四周約160 lpsmm），同時為了表現百萬畫素的影像品質，其搭配的光學鏡頭，無論是在功能上或是在光學性能上，皆相當地嚴格，光學及光機技術困難度也相對地高。此時搭配的光學鏡頭不論是單焦點（固定焦距）鏡頭或是變焦鏡頭，皆有提供自動對焦、近距拍攝、多段光圈變化、機械快門等功能。 同時，在光學鏡頭模組本身的對位（ali

15、gnment）及定位上，以及鏡頭模組與CCD Sensor之對位（alignment）、調整等技術就相當重要，否則就空具有超高畫素的CCD，而無法表現出其影像品質的細膩。B 就影像感測器的發展現況而言目前的發展情形除由日商所長期掌握的電荷偶合原件影像感測器(CCD)外，目前，互補式金屬氧化半導體影像感測器(CMOS)隨著半導體製成技術的逐漸成熟，如今低解析度(百萬畫素以下)的數位相機業者逐漸採用CMOS替代CCD。CMOS由於其低成本及系統整合性高的優勢，被視作CCD感測器的替代產品。 CCD感測器與CMOS感測器都由矽晶圓製造而成，因此，兩者對可見光及近紅外線光譜的感應程度基本上相似。兩種技

16、術都藉由相同的光電轉換過程，將影像入射光（光）轉換成電壓（電），如果還需要彩色感測器，再將每個畫素上覆蓋彩色濾光片（R、 G、 B）即可。 CCD所採取的特殊IC製程技術已發展有25年的歷史，雖然， CCD可以把其他數位相機的功能（例如：數位訊號處理、定時邏輯等）一起整合，在技術面可行，但卻沒有經濟效益，實際應用上，其他功能多建在另外的晶片上。大多數採用CCD的數位相機，有3到8顆的晶片。在未來資訊產品將邁入整合單晶片的趨勢下，就長遠來看， CMOS是未來感測器的主流產品。 目前，日本市場正值大力促銷數位攝錄影機與33O萬畫素以上的數位相機，造成CCD需求大增、產能不足，所以自1999年23月

17、開始， CCD產品開始短缺。在台灣生產百萬畫素以下數位相機的業者，有些已考慮採用CMOS來替代CCD，如此將可降低成本並提高產品的競爭力。 而且，隨著數位相機價格之下滑， CCD感測器在1999年下半年亦有跌價的趨勢。 CMOS感測器未來一、二年內，在影像品質不足、價格差距有限的情況下，仍將只能在80萬像素以下的低階數位相機市場中，此外，在電子玩具、可攜式資訊家電產品（手機、 PDA、筆記型電腦等）、視訊攝影體 ( PC Camera)、影像電話、汽車用感測器、保全用途監視攝影機等領域， CMOS感測器具有很高的發展潛力，值得國內廠商投入開發。B-(1) CCD影像感測器 CCD感測器的種類，

18、可分為Full Frame、 Frame Transfer (FT)、 Interline Transfer（IT）3種，以下將分別介紹這三種CCD。 Full Frame Full Frame是三者中架構最簡單者，由於整個感測器的都是感光區域，可以用於長時間，曝光的超高像素影像感測器等特殊用途。 Frame Transfer（FT）FT方式採用兩個陣列方塊區域，一是曝光區，另一是不透明儲存區， FT方式適用於讀取速度需比Full Frame方式更快的高階CCD影像感測器，近來Philips與Sanyo即強調FT方式的技術優異性，聯手進軍消費型數位相機市場。 原則上， FT方式CCD其每個像素

19、的受光面積較大，所以要提高感度及飽合輸出電壓較容易，但是會產生藍光感度較低、 smear高的問題，這是因為採FT方式時，每個像素的開口率較高所致、一般認為FT方式可以較IT方式獲得更佳的畫質，對照IT方式CCD必須採用微鏡頭來提高感度， FT方式CCD卻無此需要，所以FT方式在高畫素數位相機產品的應用，將會愈來愈廣。 Interline Transfer （IT） IT是目前通用的處理方式， CCD包含多個直條狀陣列，並由曝光區及儲存區間隔組成。目前在數位相機、 PC Camera、攝錄影機上用的CCD感測器，主要是採IT的轉送方式，因為其資料讀取速度較快，透過採用微鏡頭，可達到與FT方式CC

20、D相同的實質開口率。 目前，數位相機的CCD感測器，主要採用IT方式。儘管300萬像素以上數位相機今年以來相繼上市，但畫質與傳統相機相比仍有差距，主要原因是CCD的動態範圍（ Dynamic Range）窄；動態範圍代表一張相片中，最明亮處與最黑暗處之間差距所能表現的程度，另一問題是景深的表現力較差。動態範圍窄，一直是CCD感測器的弱點，但由於FT方式CCD其每個感光元件的感光面積，是IT方式CCD的2倍，相對提高FT方式CCD的動態範圍，同時， FT方式CCD的構造比較簡單，在景深表現方面也較IT方式為佳。CCD感測器的未來發展方向，不能單單只考慮小型化及高畫素化，以FT方式達到與傳統相機相

21、匹敵的豐富表現能力，也是CCD真正需要達到的目標之一。各種影像感測元件的特性比較請參考下表1。表1：各種影像感測器的特性比較CMOSIT-CCDFT-CCD備註感度小大大雜訊大小小動態範圍大中大CCD的動態範圍較窄，動態範圍代表一張相片中，最明亮處與最黑暗處之間差距所能表現的程度。Smear小小大以50萬畫素作比較。Smear(有快門時)無無無150萬畫素以上，IT-CCD也需要快門。漸進式掃瞄易難易漸進式掃瞄(Progress Scan)的畫質比Interlace方式較佳。耗電量10mW低耗電100 mW100 mW晶片整合性高低低晶片SIZE大小中/小製程難易複雜複雜較簡單B-2 CMOS

22、影像感測器CMOS影像感測器的應用範圍非常的廣泛，包括數位相機、 PC Camera、影像電話、第三代手機系統、視訊會議、智慧型保全系統、汽車倒車雷達、玩具，以及到工業、醫療等用途。由於使用層面廣泛，非常有利於CMOS產品的普及， CMOS不但體積小，耗電量也只有CCD的110，售價也比CCD便宜1/3，畫質已接近低階解析度的CCD，國內相關業者已開始採用CMOS替代CCD，我們整理了CCD與CMOS特性的比較表，如表2所示。表2 CCD與CMOS影像感測器的特性比較CCDCMOS可達解析度(Pixel)3 M1.5M影像品質優異良好畫素大小(m)2-67-20雜訊瓶頸無尚需進一步克服價格US

23、D$1050USD$815系統整合晶片組單晶片暗電流(pA/cm2)10301001000耗電量100s of mW10s of mW電源供給多電壓軸(-8V15V )單一電壓( 5 V 影像感測元件市場應用範圍廣，涵蓋消費、商業、工業等領域。1998年CCD與CIS影像感測元件市場總產值為7億美元，其中CMOS產值為3,200萬美元，佔4.57%，預估至2002年，市場佔有率高達845，根據台積電的統計數據顯示，從1999年至2004年， CMOS Imager Sensor每年的複合成長率都將超過25%。CMOS影像感測器目前採用以掃瞄器、數位相機、 PC Camera等產品為大宗，線型C

24、MOS以掃瞄器為主；面型CMOS則以PC Camera、數位相機為主。目前，在35萬像素以下的CMOS品質已相當接近CCD，而且體積比CCD小。在PC Camera上動態影像的截取，對影像品質要求不似靜態的數位相機高， 35萬像素的品質就可以被接受，業者採用CMOS的比例已開始增加。 雖然， CMOS感測器發展只有2、 3年時間，在品質上仍難與CCO媲美，但是， CMOS終將會取代CCO成為主流，只不過是時間的問題，但CMOS欲成市場主流，需克服的最大的問題是品質。就目前而言，較高畫素的CMOS感測器，面臨到感度、 SN比不足等問題，影像品質無法與CCD感測器相比，以目前的條件，CMOS感測器

25、要普遍應用在130萬像素以上數位相機市場，時機尚未成熟。 CMOS之所以受到業者青睞，與CCD相較之下， CMOS是標準製程，可利用現有的半導體設備，不需額外的投資設備，且品質可隨著半導體技術的提升而進步，同時，全球晶圓廠的CMOS生產線較多，日後量產時也有利於成本的降低。另外， CMOS感測器的最大優勢，是它具有高度系統整合的條件，理論上，所有數位相機的功能，都可整合在同一晶片上，降低數位相機生產成本。 由於CCD長久以來由日商所掌握，國內若要建立自主性高的數位影像產業，關鍵零組件的掌握是相當重要的，因此有望取代CCD的CMOS便成為台灣的一大機會。目前國內廠商除了積極爭取數位相機市場機會外

26、，已有多家廠商投入CMOS的設計與生產，我國廠商十分適合發展的PC Camera及其他CMOS感測器應用產品，實不宜在CMOS的產業中缺席。 台積電目前以O.35微米製程進行CMOS Image Sensor的代工，每月對於6吋晶圓產能的需求約寫2,OOO多片左右，台積電並表示，將在2000年第四季開始進行O25微米製程的小量試產。不過，對於目前有多少晶圓代工產能是供應CMOS Image Sensor所需。台積電不願明確說明，僅表示每月約有數千片6吋晶圓左右。B-(3) 未來CMOS Sensor的發展趨勢低階數位相機採用CMOS替代CCD比重日增 以PC Camera為例，由於寬頻網路逐漸

27、普及，視訊溝通及家庭網路化將成為趨勢，促使PC Camera市場明顯成長。目前PC Camera市場中，絕大多數是 25萬及35萬像素， PC Camera所用的感測器， CCD的佔有率仍高於CMOS。 2000年CMOS感測器的機會，主要是在低階的應用上，例如：數位相機、 PC Camera、保全用監現攝影機、汽車後照鏡等。日本廠商儘管壟斷CCD感測器市場，但對於CMOS感測器市場未來的潛力也不敢忽視。 在1998年，國內數位相機廠商尚未使用CMOS為影像感測器，到了1999年台灣廠商所主產35萬畫素的數位相機產品中，已經有155%的產品比率開始使用CMOS感測器，例如：普麗光電所推出的35

28、萬畫素低階數位相機，即採用進口HP的CMOS，該公司表示，如採用國產CMOS影像感測器將可再進一步降低成本。300萬畫素數位相機也開始採用CMOS感測器Canon於2000/5/18日發表一款300萬畫素數位相機，該相機使用325萬畫素的CMOS感測器，實際有效畫素311萬，預計於2000年9月正式上市。讓業界震驚的是這款新型相機採用的是CMOS感測器，打破了目前百萬像素以上相機皆使用CCD感測器的局面，使CCD與CMOS感測器的競爭狀況有了新的發展。發展超高畫素CMOS感測器相機的原因分析 簡單來說， CMOS感測器雖然價格較便宜，且其耗電量僅為CCD的110，但一般來說畫質較差，百萬畫素以

29、上的高階產品仍是CCD感測器的天下。雖然國際大廠如HP等不斷發佈正在研究百萬像素以上的高階CMOS感測器的消息，但目前尚未有正式量產的消息發佈。 而Sony、 Sharp及Panasonic一直掌握CCD感測器的供貨，這幾家大廠本身皆有開發數位相機，雖然並未刻意控制CCD貨源予其他競爭者，但面對全球數位相機的出貨日增，CCD的供貨仍不穩定。對Canon而言,關鍵零組件控制在主要競爭者手中當然不是滋味。因此， Canon便積極發展高畫素的CMOS感測器相機，是理所當然的事。 Canon跳過100萬畫素的技術瓶頸，直接攻入300萬超高畫素的市場，除了展現其身為數位相機大廠的技術能力外，對其他競爭者

30、的示威作用亦相當明顯。事實上，除了Canon、Toshiba等數位相機大廠進行CMOS感測器的開發外， SONY、 Sharp等大廠也積極開發CMOS產品，以掌握其影像感測器領導供應商的地位。高階數位相機採用CMOS感測器的障礙尚未解決 自1999年下半年起， HP、 Hyundai、 VVL及泰視等廠商相繼發表VGA的CMOS感測器後，2000下半年製造廠商將大量使用CMOS感測器作為低階35萬畫素的標準元件，而在100萬以上畫素相機方面， CMOS感測器仍必須克服兩個難題：一是當晶片整合所有元件之後，由於電流必須再放大，雜訊(noise)將難免增加，而不論用什麼方法解決這個問題，都將增加設

31、計的複雜度與成本，此時CMOS並沒有成本的優勢。另一難題是在CMOS感測器中，因為增加了一些電路，每一畫素的感光區域僅為CCD的30 %，造成其在昏暗光線下拍攝時感光品質較差，在要求品質的百萬畫素以上市場中難以被接受。因此為維持感光度，百萬畫素以上的CMOS感測器，很難像CCD縮小每一畫素的SIZE，因此， CMOS感光區域面積較CCD為大，如此相對應的鏡頭面積也必須放大。鏡頭面積愈大，成本愈高，使用CMOS感測器成本上優勢更將不存在。 此點可從Canon使用高達25mm的鏡頭做為其相機的標準鏡頭，而非一般數位相機使用的6mm的鏡頭可看出。 Canon宣稱其已開發出減少雜訊的技術，但是否為犧牲

32、成本所換來的結果無法得知，由於Canon本有優良的鏡頭技術，其使用超大的EOS鏡頭反而是產品的賣點（EOS是Canon的鏡頭品牌，在專業傳統相機市場中知名度頗高）。綜合來說， Canon似乎真正掌握了百萬以上畫素之CMOS感測器技術，但CMOS相機能否繼續保持成本的優勢，則是未來CMOS能否真正進入100萬畫素以上高階相機市場的關鍵。結語根據美國市調機構In-Stat的調查，目前，CMOS感測器的最大市場仍然是玩具市場，但是在PC Camera與數位相機的市場規模，公元2000年CMOS預估在數位相機市場之滲透率將達45與28O萬套的市場規模， PC Camera更將在兩年內成長為2,000萬

33、套的數量。 CMOS影像感測技術已成為我國未來5年的策略重點發展技術，以促進台灣視訊攝影機、保全、數位相機等產業升級，台灣電子資訊產業在政府政策配合與業界共同努力下，已建構為完整產銷體系，成為國內高科技發展的主體，然而長期以來缺乏高階關鍵零組件的設計能力。特別是由於面型影像感測元件設計與製造技術的缺乏，使得我國數位影像輸入產業（例如：數位相機、視訊電話、PC Camera）與監視攝影機產業(如保全監視系統）一直停留在組裝代工的階段。 未來， CMOS廠商也將相繼發表100萬畫素的CMOS感測器，而由於CCD的產能提昇耗費資源較大，不似CMOS僅需改變部份DRAM的製程即可擴充產量，屆時CCD感

34、測器可能仍處於缺貨狀態。因此不論CMOS感測器先天上擁有價格便宜及省電的優勢能否被保留，相信短時間內都能很快的佔有一席之地。但長期來說， CMOS能否在百萬畫素以上市場攫取關鍵地位，則尚在未定之天。對國內有意發展1OO萬畫素以上數位相機的廠商而言，在等到真正擁有優勢的高畫素CMOS感測器發表之前，仍採用CCD感測器的方向進行研發準備，似乎還是比較保守的作法。五：數位相機的趨勢1. 解析度的未來趨勢數位相機的解析度比不上傳統相機，這句話時常在喜愛數位相機，或是對想採購數位相機的朋友之中形成難以抹滅的顧慮，但是這句話在現在可能已經不是很正確了，該怎麼說呢 其實從數位相機的進步上就可以看出一些端倪。

35、數位相機的解析度從最早期的30萬像素，隨著時間的演變而進步著，目前一般市場上可以看到最高等級的數位相機，已經有超越400萬像素的優異解析度。這個成長拜科技進場與光學技術的成長所賜。各位如果有關心數位相機的發展，就可以瞭解，前年年中到去年底，數位相機是以200萬像素為主流商品，到了今年開始。堂堂邁入300萬像素的等級，甚至已經有廠商推出了4百萬像素等級的數位相機。今天不論這樣的等級採用何種方式達成(或許是採用插補點的技術，或許是CCD內部感光元件採用另外一種蜂巢式排列而達到高解析度目的)，都表明了數位相機將會慢慢的追上傳統相機可以達到的良好解析度。2. 儲存媒體的未來趨勢 在前文提過，數位相機所

36、拍攝下來的影像，早期是以使用記憶卡的方式作為儲存媒體，但是隨著技術的進步，在單一體積上的儲存容量隨之增大，舉例而言，CF(Compact Flash)卡(在MI-2電影中，湯姆克魯斯所使用的數位相機就是採用這種儲存媒體，不過該部數位相機並不支援動畫影像錄製，在電影中被誇張的表現了)已經有256MB的產品推出，另外一種常用的SM(Smart Media)卡目前也有128MB的容量。 但數位相機儲存的未來發展，不再只是在CF與SM卡的容量上著墨，各種樣式的儲存方式也陸續出籠。舉例來說，SONY公司就推出了新的儲存媒體Memory Stick，外型類似於隨身聽所使用的充電片，容量最大有128MB。此

37、儲存媒體不只是使用在SONY所推出的數位相機中，還可以應用在IA家電、Digital Video CAM等。 還有一種儲存媒體，也就是十分受到注目的迷你硬碟-IBM MicroDrive，這是採用CF TYPE的傳輸介面，但是擁有340MB容量的硬碟，在未來這款小硬碟將會達到1GB甚至更高的容量，以這樣大的容量，迷你的體積，當然不可能只應用在數位相機上面，凡舉數位攝影機、Palm、Hand-Held PC或是Palm Size PC，都有可能應用到，甚至是未來的行動電話、IA家電產品也是有可能出現的喔!3. 功能性的加強趨勢 雖然數位相機是屬於相機的一種，但是各家廠商並不以追求高解析度為自滿、

38、這句話該怎麼說呢？嗯!我們這樣說好了，就像是汽車一般，當科技越來越進步，大家開始講究的並不是這部車可以跑多快的速度，而變成講究內裝的舒適度、行駛的穩定度與各種電子化配備，也就是說，當一項產品被需求的功能已經滿足了使用者之時，若不在產品的附加價值上做變化，便很難提升其在市場的競爭力。 這樣的理論拿到數位相機市場也可以適用；由於數位相機的解析度關鍵技術成長快速，在短短的幾年之間就從30萬畫素的解析度提升到4OO萬像素以上，當解析度的要求已經可以達到一般使用者的需求之時，接下來的就是擴充數位像機本身的附加功能。 舉例來說，增加數位相機可錄音功能，讓拍攝者可以隨著拍攝的場景記錄下一些提示的話語，這樣在

39、製作相片光碟時可以有更多樣的變化，而且錄音記錄也可以提醒操作者當時的拍攝情形。 另外目前比較多見的就是可錄影 功能，也就是說數位相機本身具有錄製動態影像的基本功能，雖然所得到的影像並不像V-8或是DV-8這樣的清晰，但也是可以應付一般短時間的動態攝影，只不過數位相機本身的記憶媒體起碼要32MB以上，錄製的時間才會比較長，建議是以64MB。 除了可以錄音或是錄製動畫影像之外，數位相機也有朝向類似傳統相機可加裝或是更換鏡頭的趨勢，例如Nikon所推出的CoolPIX系列數位相機，就可換裝廣角鏡頭或望遠鏡頭等，而OLYMPUS 2500L 數位相機除了可以安裝濾鏡之外，還可以使用專業單眼像機的閃光燈

40、，以補拍現場燈光不足的功用。 當然最讓我們感到驚奇的就數位相機也可以改裝成為水底相機、只要安裝防水裝置，一樣可在潛水玩水時，輕輕鬆鬆的留下水中世界美麗的倩影。 4. 外型與操作性的個性化趨勢 設計的潮流，無論是何種產品，那是朝向輕、薄、短、小的方向前進著，數位相機也不例外，雖然說數位相機在一般的觀念中屬於傻瓜型的相機，但是相對的，無論是外型或是使用個性上，都逐漸跳脫出傳統傻瓜相機的陰影。 不如這樣說好了，數位相機的外型不再侷限於傳統相機的模樣，而是變得多樣化，於是迷你型、單眼型甚至像一隻筆的外型紛紛出籠，更有的數位相機就像是一本筆記本那樣的輕薄，但是在解析度上卻高達到33O萬像素以上，這樣的變

41、化，全拜於數位相機為電子式的結構所賜。因為採用電子式，不再會被機械裝置所牽絆，外型創意可以無限的發揮只要可以拍攝出成品就好，所以目前市面上甚至已經推出了手錶樣式的數位相機。 除了外型的改變，數位相機的傳輸介面也變得更多樣化，這句話該怎麼說呢？以往數位相機的解析度不高，所以相對的所需要的記憶媒體容量也較少，再傳輸檔案到電腦時，即使是透過Serial Port，傳輸的時間也不須太久（這邊是以透過訊號線傳輸的方式而論，讀卡機我們不予列入）。但是時到今日，數位相機的解析度增高，現在拍攝一張 1280x 1024解析度相片的檔案都是400K左右 (以JPEG格式儲存)，若是以TIFF格式儲存，檔案大小就

42、更大，相對的透過Serial Port時間上就必須等很久。 因此在數位相機的傳輸方式，逐漸的改用紅外線、 USB甚至是IEEE 1394的介面做傳輸。紅外線可以省略傳輸線的羈絆，適合外勤人員搭配筆記型電腦使用，而USB已是現在各家電腦都有支援的傳輸規格，雖然還是有人覺得速度不夠快，但是等到USB 2.0規格普及，將會改善這樣的缺點。至於IEEE 1394，不僅速度快，而且也有越來越多的周邊支援，相信不久就會普及到各個使用階層。 那麼還有那種傳輸規格是在未來會應用到的呢？聰明的各位應該想的到，對了！就是藍芽（ BlueTooth），這種傳輸規格不只應用到行動電話上，以後在各種IA商品上也將會看到它的蹤跡。六：總結 數位相機的技術已經逐漸成熟了，未來一定將是數位相機取代所有的傳統相機，因為數位相機具有的優點實在太多了，雖然目前仍有一些瓶頸需要突破，但是為了因應未來資訊傳輸快速的時代，也唯有數位相機能夠擔當此重責大任。數位相機的出現給了我們的生活帶來一個全新境界，不僅可以節省很多的金錢與時間，而且數位相機也將成為生活中的一部份，可以拍照、錄音、甚至攝影，把生活當中的回憶儲存起來。而同時也希望台灣的電子產業能夠把握這龐大的商機，再次創造台灣的經濟奇績。七：參考資料1 新電子科技雜誌 172期 2000 七月號 第三波資訊2 電腦繪圖與設計雜誌 150期 2000 九月號 第三波資訊 12