自从数字相机得到普及以来，关于数字相机的各种争论与讨论此起彼伏。而进入2005年以来，数字单反相机将会逐渐出现群雄逐鹿的竞争局面。这种局面将会随着中画幅相机的加盟以及更多品牌的进入而逐渐白热化，随着数字相机更大范围的普及应用，其自身的优点与缺憾会同时存在，而对于大画幅高清晰图片的要求将会出现数字相机面临尴尬状态，而数字相机的便利性也在呼唤新的更加成熟的机型的问世。那么什么样的数字相机才会成为第二代更加完美的数字相机呢？
我们还是先翻阅一下历史吧。
摄影是社会实用性的产物
早在公元前4世纪，中国古代思想家、科学家墨子(公元前478-392年)与他的学生在黑暗的房子里就发现了真空成像的光线直线传播的自然规律，在《墨经》里对光学现象进行了比较系统的阐述。这是有史以来最早关于光学成像现象的记录。
绘画伴随着人类文明的诞生而诞生，也伴随着人类文明的发展而发展。当人类文明走到公元15世纪时，在欧洲土地上，早在公元前4世纪中国就发现的真空成像原理才彻底派生用场。在一个密不透光的房子或者箱子里，通过在箱子壁上凿孔，让箱外人物或者景物通过小孔的光束在里面另外一个与箱壁平行或者倾斜的画纸平面上构成倒影，画家按照倒影进行描绘。这在当时属于绘画技术的一场革命。
英国大科学家牛顿（公元1642-1727）创立的近代物理光学奠定了摄影镜头的物理光学基础并极大地促进了摄影光学的发展（通过三棱镜获得赤橙黄绿蓝青紫七色光并发现了色散现象，解决了发光体学说）。
人类社会很多发明成果看起来是偶然的和突发的，如同原子弹的爆炸在瞬间就完成了，但是在此之前不为人知的科学原因的所有探索或许已经酝酿了几百年甚至更长才能实现。摄影需要三个必需的物质条件：暗箱、镜头与感光材料。
CAMERA本身最早含义是暗箱。到了公元十八世纪，这种使用精雕细啄的木头暗箱的绘画生意在欧洲已经流行，绘画内容主要有人物肖像、静物、风景、室内摆设等。
早在1725年的德国纽伦堡阿而道夫大学的舒尔茨Heinrich Schulze （公元1687－1744）就已经发现银盐的感光特性，被誉为摄影感光化学的创始人。1819年海色尔（John Herschel 1729－1871）发明的大苏打定影法也一直流传到今天。
光学镜头在摄影术正式发表以前就已经进行了漫长的探索。1704年 牛顿首先论及干涉色的现象、1757年道龙发明消色差透镜、1812年沃拉斯顿多片凹凸透镜、1829年谢瓦利埃双片透镜摄影镜头问世等各项发明成果为1839年的达盖儿摄影术公布奠定了基础。
其实原始摄影在1839年以前已经在地球上发展了几百年。1839年在摄影历史上具有里程碑意义，法国的达盖儿把“银盐照相术”通过政府认可并获得专利的方式记入史册。摄影术的正式发表极大地促进了摄影术的发展和应用，通过专利的实施也为达盖儿创造了市场和收益；为摄影器材技术革命和摄影的普及推广与发展起到了推波助澜的作用。
谁也没有想到摄影术发明的起因和主要目的曾经仅是为了简化绘画的复杂劳动，是由古老的绘画匣子逐渐转变而来的。摄影的最初目的是为了拍摄人像与景物，为了产生一张被摄对象精确的“画像”而不是把被摄对象当作摄影素材来体现摄影师的表现力。由此可见摄影是实实在在具有社会使用价值的一项创造。
历史总是不断发展的，从摄影术正式发表以来摄影的记录功能越来越重要。在摄影术基础上发明的拍摄动态影像的“电影”和“电视”在以后的日子里逐渐问世。这些都属于摄影术，属于摄影术不同的应用领域和不同分支。照相之所以叫做摄影术，是因为摄影最早照相的功能而来，自然应该继承摄影的名称，而我国把后来发展起来的以胶片记录活动影像的器材称为电影机、利用磁带记录活动影像的照相机叫做摄像机，在国外则都叫做CAMERA，只是根据作用不同前边加上了不同的定语予以区别。[FS:PAGE]
摄影术自从诞生直到20世纪20年代以前近百年的历史中，照相机还是比较简单而笨拙的手工加工的木头箱子，是美国柯达、德国林哈夫、莱卡与禄莱拉开了摄影机械化、金属化现代工业时代，1900年柯达就推出了使用120胶卷的布朗尼照相机、林哈夫于1910年推出了折叠式大画幅照相机，德国莱卡在1913年发表了第一台使用35毫米胶片的原形机，直到1924-1925年之交世界上第一台真正意义上使用35毫米胶卷的莱卡I型照相机才问世，同样早在19世纪就已经大量使用木头加工的双镜头叶片照相机，而1928年具有历史奠基意义的使用60毫米宽胶片可以拍摄多张照片的禄莱照相机也终于问世，正是它们的问世促进了摄影全面发展，也促进了摄影器材产业革命，摄影器材伴随着西方工业文明进入金属机械化加工时代。摄影器材始终在满足摄影人追求摄影作品完美和最大便利化出发来开发照相机和影像材料的。在满足摄影人实用性需求的同时也在不断地为摄影器材企业带来丰厚利润。于是进入上世纪80年代以后照相机进行了自动化和智能化革命，照相机进入自动聚焦自动曝光的全自动时代，伴随着互联网和IT业的不断发展，进入21世纪照相机更是全面进入数字化时代。由此也可以看出摄影依然属于社会实用主义的产物。
数字与传统成像原理对比
传统胶片照相机成像过程是基于光化学理论，数字照相机则基于光电子学理论。我们常见的自然光来自太阳的辐射，是太阳能量辐射造成的，太阳靠聚合产生大量的能量，这种强烈的能量的对外释放如同巨大氢弹的连续爆炸产生的能量，它以细小的光粒子被发射出去。这种具有能量的光粒子就是照射到我们地球的太阳光，也是我们地球赖以生存的外部能源。正是光子（光粒子又称光量子）的存在和传播（深入的了解和探讨已经不是摄影范畴的课题）才使得照相术成为实现和存在的可能（人工光源同样是光能、同样由光子构成）。
完整的晶格排列
具有缺陷的晶格排列，裸露的绿色银原子形成感光中心
胶片是因为结构缺陷才能够获得影像的，也就是通过加工胶片时特意使胶片表面的化学感光材料晶格出现特别有规律的缺陷，缺陷就是感光中心（如图）。彩色胶片具有三层以上的化学感光材料涂层，任意一个点总有一层的感光敏感中心感光产生变化记录影像。CCD和CMOS图像传感器则是通过完整的密布排列、分毫无损的引线和完整的信号传递来实现图像记录的。任何晶格缺陷都会带来致命的危害。CCD或CMOS的一个晶格排列的任意一个出现信号传输线路问题会导致整排出现故障。图像丢失，偶尔一个感光单元失去工作能力，都要靠软件使它填补最临近的色素插值运算充当信号弥补量的。
1,胶片结构和感光化学原理
照相胶片主要分为：负性感光胶片、正性感光胶片和反转感光胶片三类。
不论哪种类型的感光胶片，都有胶片透明片基、感光乳剂层和防止反射层和乳剂保护层构成。
卤化银是主要的感光材料，感光乳剂中卤化银颗粒大小和颗粒度是最重要的参数之一。因为被摄景物的影像是由卤化银还原成颗粒状银所构成。在感光过程中，卤化银颗粒是单个地起作用的，每个颗粒形成潜影的一个显影单位。在正常曝光范围内，可显影的颗粒数目随着曝光量的增加而增加。
感光层中卤化银颗粒大小不均，最大的在20-50μm，最小的直径仅有50nm，大部分颗粒在0.1-4μm之间。卤化银颗粒大易感光，卤化银颗粒小不易感光。卤化银颗粒小的胶片感光度小，反之则大；卤化银颗粒越小分辨率和质感越好。
卤化银的晶体结构为正六方体。每个溴化银晶体结构中的每个带正电荷的银离子周围有六个带负电荷的溴离子，同样，每个带负电荷的溴离子周围有六个带正电荷的银离子。它们有规律地对称排列，互相之间有固定的距离和角度，这种具有规则点阵结构排列的理想晶体内部电荷是平衡的，所有的离子都被带有相反电荷的离子包围着。这样的结构是稳定的，没有光敏性，也就是不会被感光。只有具有缺陷的点阵结构排列才能造成晶体结构的薄弱环节，而这些成为感光中心的薄弱环节才使卤化银晶体具有感光性。[FS:PAGE]
在照相胶片的制备过程中，故意加入杂质并使非常小而均匀的杂质颗粒与卤化银感光乳剂非常均匀地涂布在胶片上，越均匀胶片质量越好，越均匀感光中心分布就越均匀。照片的分辨率和质感越好。
彩色胶片是按照三原色光线波长依次分布着感蓝光、绿色和红色光线。
胶片感光层曝光时，能量为hν的光量子作用于卤化银晶体上，卤离子首先吸收光量子，释放出一个自由电子后变成卤原子，卤原子组成卤分子后离开晶体晶格结构被明胶吸收，自由电子则迅速移向感光中心并固定下来。这样感光中心便成了吸附很多电子的负电场带电体。晶体内的晶格间银离子在电场作用下被引向电场，银离子反过来俘获聚集在感光中心的电子，结果被还原成银原子。还原后的金属银原子也被固定在该感光中心上，从而使感光中心进一步扩大，扩大了的感光中心又不断地俘获光解出来的电子，周而复始，感光中心不断长大，达到一定程度就曝光合适，这时的感光中心形成的显影中心构成影像的潜影核，潜影则是由无数显影中心构成并经过后期化学显影和定影过程形成我们需要的影像。
彩色胶片有三层感光乳剂层，在这些乳剂层里还分别含有不同的能够生成染料的有机化合物，叫做彩色偶合剂（成色剂）。它们本身是无色的，但在彩色显影时能与彩色显影剂的氧化物耦合成为有色的染料。对于负性胶片，上层盲色乳剂里所含的偶合剂在彩色显影时形成黄色，中层形成品红色，下层形成青色。这就是我们得到的经过冲洗的彩色胶片。通过扩印或放大再把影像投射到照相纸上或者是反转片的反转冲洗，胶片上层的黄色转变为它的补色蓝色，中间一层转为绿色，下层则转为红色。此时我们就得到了与自然状态一样的彩色照片或者透明的反转片。
2，CCD图像传感器的结构特点和成像原理分析
CCD称为电荷耦合半导体器件，分别为光生电荷和电生电荷耦合器件，CMOS称为互补型金属氧化物场效应器件。它们在数字照相机中的作用是把影像的光信号转变为电信号并分别寄存起来，在外加扫描信号的作用下传输出去，最后经过各种运算转换为图像的电子档案文件，在此我们可以引申开来，CCD是电荷耦合半导体器件，也就是可以耦合电荷或叫做可以检出电荷，当信号输入端不是光传感器而是其它电信号，那么它检出的信号就是电信号强弱或多少。后面加上积存器的话，就构成完整的移位积存器了。CCD单元的基本工作有效结构（如图）是一种密排的MOS电容阵列，靠陷阱捕获电子的方式工作，是在一块N型（也可以是P型）纯净的单晶硅上扩散一层二氧化硅，再在上面扩散一层接受光子辐射的类似光电二极管PN结的MOS结构，外围通过扩散不同的绝缘层和沟道形成密布在单晶硅上的CCD单元，最后加上电源和信号引线做成集成电路。这个具有检测和计量光线信号的物体就是CCD图像传感器，因为制作过程就是这样一层一层的扩散形成，扩散不均匀的结果是各个CCD单元的电参数不均匀，整个器件就作废了，因此成品率往往很低，制约了大面积的成本。面积越大成品率越低。这是它的生产特点。CCD或CMOS唯一的区别就是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在俗称金属氧化物材料的半导体材料上，工作原理没有本质的区别，都属于有源控制电荷输入型无增益电子器件的大规模集成电路。不论采用何种结构，感光单元与CCD或CMOS单元集成在一个芯片上，那么CCD或CMOS单元就要占据一定的比表面积，所有图像传感器的感光表面只能有一部分用作感光单元的光线接收面，其余部分还有留给CCD或CMOS单元以及元器件之间的绝缘隔离带；所以最终光电图像传感器不能像胶片一样整个表面积完全用来接收光线信号（如图）。
传感器结构图
CCD刨面结构图
CCD影像传感器是一种特殊用途的光生电荷耦合器集成电路芯片，它的主体结构分为感光区、信号暂存区和信号读出寄存器构成。感光区由垂直方向、并行排列的若干沟道组成，各沟道之间用绝缘沟阻隔开。水平光栅电极条横贯各沟道，外接有三相时钟脉冲的驱动器和工作电源。每个感光单元是搀杂多晶硅-二氧化硅-硅的MOS结构。光线射入半导体，能量大于感光单元材料带隙的光子被半导体吸收，激发出光生电子孔穴对。光生多子通过半导体衬底流走，光生少子却被表面的深耗尽状态的MOS阵列下形成的一系列势阱俘获并收集起来。这些势阱相互间非常靠近却又相互隔离。在积分期间，每个势阱中积累的光生少子数与光学图像中各相应像素上光照大小成正比。这样光学图像在CCD的感光单元上转换成为各个位置大小不等的电荷包，每个电荷包就是图像信息，最后通过暂存区和信号读出寄存器把信号通过中央处理器进行信号处理后传输到存储器。[FS:PAGE]
他们感应或收集的光线转换为的电子信号需要有外界驱动力才能传输出去。实际上就是打开电荷储存沟道耗尽层的信号，我们就叫做扫描信号，一个好的影像传感器如果能够使得感光单元占据更多的比表面积，那么它的效率越高，再生像的准确度也越高。CMOS和它的工作原理除了内部传输信号的方式不同以外，大同小异。但是CMOS的集成度容易提高，工作电压低，动态参数低是所有各种CMOS与各种诸如TTL等半导体集成电路相比的固有特点，不仅仅表现在图像传感器上。
3，胶片与数字成像的对比
胶片是利用合成化工彩色颗粒再现景物色彩的，由连续的无间隔的感光单元密布。CCD图像传感器利用感光单元来接受光线，对光线色彩没有识别能力（如果利用可以检测光线波长又能检测光线强度的新型光电传感器件问世就好了，那时的数字相机可就脱胎换骨了）。怎么让它感知色彩呢，在每个CCD或CMOS图像传感器单元的前面加上一个具有单一色彩的滤色片，红色滤色片只能通过红色和白色（白色有红色成分），同样加蓝色滤色镜的感光元只通过蓝色和白色感色。这样蓝、绿、红有规律的严格排列，不论采用原色还是补色滤色镜，通过这种方式在所有感光单元前都加上滤色镜，再编制一个工作程序，使得照相机CPU中央处理器知道每个单元对应的位置，这样的感光单元对应的CCD或CMOS单元就有了一个加权排列序号，输出信号不但包括色彩信息和强度信息，同时还包括位置信息，这种最后所有的加权图像信息汇总后由微处理器芯片运算得出一个模拟的图像复原图像。这就是我们最后获得的照片。
因为加蓝色滤色镜的CCD前的感光单元只通过蓝色和白色感色，那么红色和绿色图像信息到达这个感光单元时就拒绝接收，这时的CCD单元没有信号输出，也就是黑色，那么如何模拟出这个点并不是黑色而是有颜色呢？通过软件处理使它具有相邻单元颜色或紧密过度的假色彩。白色通过所有的CCD后被通过的CCD同化，利用软件处理计算出某个位置感知周围红绿蓝的排列以便做出这个位置应该出现白色信号还原的判断，最后这个区域就让它还原为白色或其它颜色。
总之数字相机的色彩还原完全是根据设计者的软件编制方法模拟地把原始景物信息再现出来。
胶片由于每个点位的光线决定该点的化学物质的变化程度，相应地对应一个原像（被摄物体）的像点都会有对应的化学颗粒予以一对一的再现，因此，胶片的影像记录更加呈现数字化记录色彩。CCD图像传感器的信息是通过软件处理的方式模拟现实的，不论是积分、微分还是线形信号处理，一个细微的图像信息的再现往往出现先天不足而无法和胶片相比。因此数字相机的影像记录更像是对原像的数字化模拟，更严格地讲是模拟影像细节而不是完整地记录细节；胶片却是利用化学物质以颗粒为单位完整地再现影像，而不是人为地模拟。这是二者工作的本质区别。
数字时代的镜头特点
从镜头的光谱范围看，传统胶片时代的照相镜头的有效光谱能够达到400-1000纳米的范围，这个范围对于记录全色胶片是有意义的，而数字相机其实是能够通过照相镜头与传感器记录影像的的微小型计算机，接收光信号和处理记录影像的方式与胶片时代完全不同。通过CCD影像传感器的结构示意图可以看出，我们打开相机能够见到的传感器实际上是已经制作封装好的CCD成品（如图），它由多层结构组成，上面是聚集光线的微镜头，下面是用来记录色彩分配的原色滤色镜，再下面才是记录影像信号大小（影像高度或称动态范围）的CCD元件。
理想状态下蓝色光波长为435-480纳米，绿色光波长为500-560纳米，红色光波长为605-760纳米，这三种光线频率以外的光线由于CCD前滤色镜的滤阻效应是不会穿透滤色镜到达CCD感光窗口而激发出代表数字影像高度的电子的，那么也就不会被数字相机记录下来。[FS:PAGE]
目前2/3英寸的袖珍数字相机像素值高达800万，在8.8毫米×6.6毫米范围内记录分辨率为3264×2448的影像则需要镜头的光学分辨率为3264/8.8，这是个大于185线对/毫米的要求（最好的胶片能够记录500线对/毫米）。尽管小型镜片镜头更容易加工制造和提高光学分辨率，但目前满足这个分辨率要求对于普通照相光学镜头还是十分苛刻甚至不很现实的。而佳能135全幅数字相机1DS MAKⅡ的1680万像素传感器需要对应的镜头光学分辨率为70线对/毫米，这个数字对于高质量的135相机镜头则是很容易实现的。120中画幅的2200万像素的数字后背要求镜头 分辨率为56线对/毫米就足够了，这对于设计加工精密的德国蔡司、施耐德等镜头就可以轻易实现还有很大的发展富裕空间。因为记录下影像的先决条件就是要么光学镜头能够分辨的细节都有对应的CCD单元对应、要么每个CCD单元都能得到通过镜头获得实像点光束的投射。实际上满足哪个理论上的理想状态都十分困难。相对而言，数字影像传感器的集成度还具有发展空间，那么几个CCD单元对应一个光斑的情况对于记录影像细节总会比一个CCD单元接受多个影像光斑更有利于影像传递与记录，多个影像光斑投射到同一CCD单元上必然造成互相干扰影像细节导致无法辨认细节而变的模糊，因此在一定程度上CCD单元的数字分辨率如果是光学镜头光学分辨率的倍数关系更能够有效地记录影像。而CCD单元比表面积越大单位时间内越容易收集寄存更多的电子数量，动态范围也就越大，这个与上述关系又是矛盾的。数字相机的CCD或者CMOS影像传感器按照均匀严格的布局排列单元，不论中心还是周围的单元间距都一样，这就要求镜头相应的中心分辨率和边缘分辨率一样，而镜头则普遍存在着中心分辨率高于周边的现象，这个就是镜头的像面照度均匀性的不均匀问题，对于胶片因为任何位置都有感光颗粒存在，而对于数字CCD单元在中心能够一一对应边缘则不能实现相应的对应必然导致周边出现杂光信号而影响影像的边缘清晰度，目前彻底解决这个问题尤其是大光圈镜头还存在实际困难。
 
CMOS传感器 CCD传感器结构
传统意义上，镜头根据各种波长光线特点而采用的多层增透镀膜技术改善了光线的透过率，通过提高各种波长光线的透过率的办法提高了色彩饱和度，通过特殊折射玻璃解决了镜头色差问题使得镜头拍摄出来的照片更加清晰通透，通过非球面镜片更好地矫正了图像变形还能减小镜头体积。随着数字化产品不断进步和完善,适应于CCD影像传感器的镜头主要体现在分辨力和弥散圆的控制,清晰和通透感的说法将逐渐被数字相机色彩还原的图像处理软件所取代，清晰度将由色彩深度的色阶和影像高度来反应，当然记录影像高度的过渡值首先也要有好的镜头来支持。
被拍摄物体景物反射或发射出来的光线经过照相机镜头以后，理想状态下应该在所有CCD单元上结实像点；也就是每个从被拍摄物体或景物上一个对应点都可以在对应的CCD单元上的影像也是一个点对应。事实上由于光线在整个CCD传感器平面上的中心与边缘很难同时聚焦成为一样清晰的像点，而在整片CCD传感器的边缘的影像更容易变成弥散圆形状。假如弥散圆很小又恰好投射到CCD单元上还无可厚非，假如弥散圆刚好投射到两个CCD单元的间隔上甚至四个CCD单元的间隔上（见插图），或许会导致两个甚至四个CCD单元都收集到光线，而假如光线是纯单色，结果可能还好些。如果CCD单元刚好由于前面滤色片对于该种颜色光线的阻挡而造成CCD不发生光电转换效应。假如这些弥散圆是复色光线组成的，那么最糟糕的事情是相临的CCD单元全部发生光电转换，这样影像信号出现串扰。所有这些现象目前在135小型数字相机上也是比较普遍的图像边缘模糊或者说是杂光问题，这个问题还不能单靠降低数字相机的静态噪声除去。[FS:PAGE]
从以上这几个角度出发来分析，数字时代相机的镜头主要侧重光学分辨率和图像变形的控制要远远比其他要素更加重要，提高分辨率和像面照度均匀性以及消除杂光作为镜头主要参数来考量，而色彩还原以及色彩饱和度的控制则交割给数字影像的处理软件来实现，当然其他传统影响图像质量的光学要素也一点也不能忽视。当然未来数字镜头在胶片时代的技术基础上还要面临中心分辨率与边缘分辨率一致性问题和平均像面照度均匀性问题的挑战。
本图上图为边缘弥散圆投射到一个CCD单元上的情况，下图为边缘弥散圆投射到相邻CCD单元上的情况
数字相机未来技术展望
胶片的感光单元是化学分子颗粒，在胶片上以感光涂层方式分布，涂层是按照接受光原色颜色波长长短依次多层分布，每层感光层的感光单元是可以全部接收相应单色光线的，不论胶片上任何一个点出现何种光线，都有相应涂层的感光单元记录这种光线及其强度，但是图像传感器是按照矩阵排列的，所有感光单元分布在同一个平面上而不能分层布置，即使二者感光单元密度相同，胶片可以比CCD至少多二倍的分辨能力（按红绿蓝三色计算、胶片有三层以上感光层）。这是因为胶片是通过无间隔连续的感光化学分子颗粒的密度程度记录影像高度的，密度越大意味着影像高度越高，胶片任何位置接收到光线就发生光化学反应并记录影像；而数字相机通过CCD单元感光激发出电子并通过电子数量记录影像高度的，由于CCD单元事先分割为记录不同颜色的光信号，只有对应颜色的CCD接收到信号才能产生电子并记录对应影像，电子数量越多意味着影像高度越高。如果提高工作电压，动态范围可以提高。动态范围是能够记录影像细节的高度范围，对于数字摄影，动态范围大就可以更容易记录影像亮度细节。色彩深度范围大就容易准确记录色彩颜色深浅，而色彩深度与动态范围则基本上全面记录影像，其它反映影像细节参数的东西很多已经在制造相机时机械化地固化了。宽容度是指能够把影像细节记录下来的最多曝光量与最少曝光量之间允许出现偏差的范围。在这个范围里相对少的曝光量不容易记录影像的暗部细节，而相对多的曝光量在记录明亮部位时容易过度而出现白光，也就是数字影像的死光或者叫做高光溢出现象。
上面我们已经了解了单片型CCD或CMOS图像传感器的成像原理和缺陷，那么有没有一种更好的技术方法来提高CCD图像传感器的成像效率和影像还原精度呢？答案是肯定的。那就是已经问世的广泛应用于专业摄像机的三CCD技术，三CCD 技术是利用三块CCD图像传感器（如图）分别记录红色、绿色和蓝色，这样每块CCD图像传感器可以连续的记录每种单色影像信息而不会出现单片CCD图像传感器因为在每个CCD或CMOS图像传感器单元的前面加上一个具有单一色彩的滤色片而造成某些感光单元对于其它颜色光线不工作的不利因素了。原像（被摄物体）通过镜头传过来的光线被分别投射到三片CCD的所有感光单元上，每个CCD更像是一块被确定了单一颜色的黑白胶片，这样用最后形成的红、绿、蓝三个感光单元都准确记录的单色完整图像合成为全彩色影像，效率比单片型图像传感器至少高出两倍。原理不用复述，但是它更好地比拟了胶片的工作方法并具有数字相机的全部优点，必然成为未来的数字相机的发展趋势。
3CCD成像原理及结构
要真正实现这种从理论上看很完美的摄影记录手段，还需要克服一些技术障碍，首先三块CCD或CMOS影像传感器必须参数一致，而半导体器件本身属于参数高度离散性的器件，何况集成了几百万上千万个单元器件的大规模集成芯片，如果三块传感器的像素值出现误差对于最后还原全色彩就是不完美的。还有现有的单镜头反光照相机结构由于取景反光镜的存在，会与相机内部安装用于反射和折射到不同影像传感器的多棱镜发生冲突，同时三CCD技术需要更大的占用体积，对于现有相机结构也需要彻底改变。而改变现有结构，由于镜头后截距的限制，现有镜头不能使用在未来的这种相机上，相机开发对于现有消费者无法实现现有镜头配件的继续兼容恐怕是厂家不愿意冒险得罪消费者甚至市场推广困难的主要心理障碍。[FS:PAGE]
由于数字相机在推出时还面临着消费者的认可和接受程度，如果相机厂家在一开始就建立一个完全全新的相机和配套镜头系统而舍弃所有原来照相机用户，可能会导致全面的市场抵触。结果是不但不能推广数字相机这个新型摄影手段而且会有胎死腹中的危险。而历史恰恰是首先在原来的照相机平台上逐渐地完善和改进，逐渐适应数字相机与传统胶片相机的兼容，在兼容的过程中又逐渐地强化数字相机的应用和完善产品链。这样做的结果还吸引了传统照片输出业推出更加适合数字相机照片输出的产品链。这样的结果继续下去，在没有影响传统影像输出服务业进行全面抵触的同时，完成了数字化概念的推广应用。一旦数字化摄影手段被社会广泛认可与接受。在社会普及达到一定程度以后，再回头正视原来单片CCD或者CMOS影像传感器本身在记录影像方面的缺陷，再推出更加完美的数字相机系统也为时不晚。
不论如何，摄影永远是社会实用性的产物，我们从技术层面可以肯定3CCD技术在高端摄像机上的成功推广应用和逼真效果已经告诉我们技术的可行性和现实性。而数字摄像机也是从单片CCD逐渐发展到3CCD技术的，也是从传统模拟摄像机发展到数字摄像机的，这种3CCD技术升级在记录影像细节方面的优点和完美程度已经是不需要任何解释的了。或许几年、几十年以后，我们目前这些数字相机发展到技术壁垒无法突破时，还会回头继续注视这个在理论上、技术上都十分可行、但只有要求以往用户必须忍受放弃原来产品链系统而全面升级更新带来的阵痛时，也不得不正面对应单片CCD的结构缺陷而重新在3CCD领域重新起步。正如现在3CCD摄像机已经全面替代单片CCD技术进入专业摄像领域一样，未来的照相机或许还会有一次新的技术革命在期待下一代创业者的勇气。由于传统照相机是为了使用胶卷记录影像，其结构无论如何从简单到复杂以及自动化程度怎样，都必须围绕如何使胶卷更好、更安全、更快捷地记录影像去进行设计；而胶卷结构尺寸不改变的话，其结构不可能有本质的变化。而数字照相机则不存在这种约束，可以随意设计其外型结构。各种适合照相机甚至专门开发的集成电路芯片技术的发展空间还很广阔，那么相信在未来的数字相机开发过程中，不会不关注3CCD技术的应用，由于3CCD技术的应用，整个数字相机的结构肯定会发生彻底的改变，镜头设计也会彻底应用新的设计思路，而3CCD结构更会在影像光线传输方面考虑投射角度问题。
基于这种设计标准的数字相机在制造成本和体积上都会超越现有相机系列。采用3CCD技术的相机如果采用相当于现有柯达135全幅传感器的三个影像传感器，成本对比中画幅相机数字后背也会大大降低，但是由于已经阐述的原理表明成像质量要大大超越现有数字后背，价格也会大幅度降低。对于新生事物，仍然面临市场风险。因此是谁是这样高度精细的影像市场需求才是厂家开发产品的动机，在目前基础上，这样的相机对于拥有三CCD技术的日本索尼公司等厂家只要市场需要就能够马上上马。再好的产品问世如果没有人问津或者购买的起的人有限都不能带动产品发展，也不能打动厂家的投产欲望，毕竟追求利润最大化是厂家永远的希望所在。在现有第一代单片影像传感器数字相机不断成熟和完善的基础上，未来会存在两个产品系列，如同现有的摄像机一样存在单CCD与3CCD数字相机两个系列，前者对应一般需求，后者对应需要输出大幅面照片的纯艺术追求者和广告商。总之，未来的高端数字照相机与数字摄像机的差别会越来越小，只是在影像大小与记录格式上会保持各自的特点，而具有记录更大静态影像的数字相机和记录更长时间的清晰活动影像的数字摄像机会是未来数字影像世界的发展趋势。何时才能实现这个系统我们还是寄希望于世界半导体领域和摄影镜头光学领域的全面技术进步吧。[FS:PAGE]
对中国照相机厂的启示：由于中国没有设计制造现有数字照相机系列产品的核心技术，也没有失去现有固定消费群体的担忧，能否把握机遇在未来一代照相机领域建立新的技术平台上占有一席之地是个值得深入思考的问题，但愿会有光学与IT业的充分联合为中国精密仪表类产品的未来数字相机市场带来一点奇迹吧。
注释：广义上的CCD也可以是CMOS等其它固体影像传感器，文章中为了简单说明问题只用了CCD来说明问题。
高宝昌—中国摄影家协会会员、摄影理论家
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