尼康全机型传感器解析：从CCD到CMOS时代，从自主研发LBCAST到索尼背照式

尼康作为全球著名的光学仪器制造商，在数码相机传感器技术发展史上扮演了重要角色。自 1995 年推出首款数码单反相机 E2/E2s 以来，尼康经历了从 CCD 传感器到 CMOS 传感器的技术转型，见证了数字影像技术的革命性变革。

一、尼康数码相机发展历程与传感器技术演进

1.1 早期探索阶段（1995-1999 年）

尼康的数码单反相机发展始于 1995 年，当时尼康与富士合作推出了​E2/E2s 系列数码单反相机​，这是尼康在数码摄影领域的首次重要尝试。该系列相机采用了尼康新开发的​Reduction Optical System（ROS）光学系统，通过一组光学元件将光线汇聚到面积远小于 35mm 胶片的 CCD 上，从而保持镜头的视角不变。

1997 年，尼康推出了首款轻便型数码相机COOLPIX 100/300，标志着尼康正式进入消费级数码相机市场。这两款相机均配备固定镜头、30万像素 CCD 传感器和内置 PCMCIA 插槽。

1999 年 6 月 15 日，尼康发布了首款自主研发的数码单反相机​D1，这标志着尼康数码单反相机时代的正式开启。D1 的开发始于 1996 年，由社长直接管理，目标是在 2 年内完成开发。

1.2 技术转型阶段（2000-2005 年）

进入 21 世纪，尼康的数码单反相机产品线开始快速扩展。2001 年 2 月 5 日，尼康推出了 D1 的后继型号​D1X 和 D1H，这标志着尼康开始采用 "双版本" 策略：高速版本（D1H）和高像素版本（D1X）。

2003 年 7 月，尼康发布了采用自主研发LBCAST 感光元件的 D2H 旗舰单反，这是一种基于 CMOS 技术但使用 JFET（结型场效应晶体管）而非 MOSFET 的新型传感器。LBCAST 技术是尼康从 1993 年开始研发的一种新型传感器技术。

2004 年 9 月 16 日，尼康发布了​D2X，这是尼康首款采用 CMOS 传感器的数码单反相机，标志着尼康从 CCD 向 CMOS 技术的重要转型。D2X 搭载了 1240 万像素的索尼 CMOS 传感器，有效像素达到 1240 万（4288×2848 像素）。

1.3 成熟发展阶段（2006-2017 年）

2006 年后，尼康的数码单反相机产品线进入全面成熟阶段。入门级产品如 D70、D80，轻便型产品如 D50、D40 相继推出。2007 年 8 月 23 日发布的D3标志着尼康 "白银年代" 的结束。

这一时期，尼康的传感器技术也日趋成熟。2008 年发布的D90是首批支持高清视频拍摄的数码单反相机之一，搭载了 1230 万像素 CMOS 传感器。2012 年发布的D800/D800E配备了 3630 万像素全画幅 CMOS 传感器，画质表现接近中画幅相机。

2015 年发布的D850代表了尼康数码单反技术的巅峰，搭载 4575 万有效像素全画幅背照式 CMOS 传感器，支持每秒 9 幅的高连拍速度和 4K 超高清视频录制。

1.4 微单时代（2018 年至今）

2018 年，尼康正式进入微单相机市场，发布了首款全画幅微单相机​Z7，采用全新的 Z 卡口系统。Z 卡口的设计理念是 "通过更纯粹的形式将光传输的信息传送到相机的影像传感器"，采用直径 55mm、法兰距 16mm 的规格。

2021 年 10 月，尼康发布了旗舰微单相机​Z9​，搭载 4571 万像素全画幅堆栈式 CMOS 传感器，实现了全像素模式下 30 张 / 秒的超高连拍速度。2024 年 6 月发布的Z6III是尼康历史上首款配备部分堆栈式 CMOS 传感器的全画幅微单数码相机。

二、尼康 CCD 传感器技术全面解析

2.1 早期合作开发的 CCD 传感器

2.1.1 E2/E2s 系列传感器（1995 年）

尼康与富士合作开发的 E2/E2s 系列采用了独特的传感器配置。根据资料显示，该系列使用了​富士提供的 1.3M 像素 2/3 英寸 CCD 传感器，传感器型号不详。E2 系列包括 E2、E2s、E2N、E2Ns、E3、E3s 共 6 个型号，其中带 "s" 后缀的版本具有三倍的帧率和更大的缓冲区。

E2/E2s 的最大技术特点是采用了尼康新开发的​ROS（Reduction Optical System）光学缩小系统。该系统通过一组光学元件将光线投射到面积小于 35mm 胶片的 CCD 传感器上，在保持镜头视角不变的同时，使感光度提升了不少。因此，E2 系列的 ISO 从 800 起步（实际相当于 ISO 50）。

2.1.2 COOLPIX 100/300 传感器（1997 年）

尼康首款轻便型数码相机 COOLPIX 100/300 均采用了​0.3 百万像素的 CCD 传感器，配备固定镜头和内置 PCMCIA 插槽。这两款相机标志着尼康正式进入消费级数码相机市场，为后续产品线的发展奠定了基础。

2.2 D1 系列 CCD 传感器

2.2.1 D1 传感器（1999 年）

尼康 D1 搭载了​266 万有效像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.7×15.6mm，影像尺寸为 2000×1312 像素。这款传感器的开发背景颇具技术含量：尼康从 1996 年开始研发 D1 时，找到的是索尼提供的 1080 万像素 CCD 传感器，但由于 D1 定位为体育摄影相机，需要更好的高感表现，因此尼康和索尼采用了​像素合并技术，将 1080 万像素 CCD 邻近的四个像素合并成一个像素使用，最终得到 275 万像素的输出。

D1 的传感器具有以下技术规格：

• 传感器类型：CCD
• 有效像素：266 万
• 传感器尺寸：23.7×15.6mm（DX 格式）
• 影像尺寸：2000×1312 像素
• ISO 范围：200-1600
• 连拍速度：4.5fps

2.2.2 D1X 和 D1H 传感器（2001 年）

2001 年 2 月 5 日发布的 D1X 和 D1H 是 D1 的后继型号，两者均采用​23.7×15.6mm 尺寸的 CCD 传感器，但在像素配置上有所不同：

D1X 传感器规格：

• 有效像素：532 万
• 传感器尺寸：23.7×15.6mm
• 影像尺寸：3008×1960 像素
• ISO 范围：125-800
• 连拍速度：3fps

D1H 传感器规格：

• 有效像素：266 万
• 传感器尺寸：23.7×15.6mm
• 影像尺寸：2000×1312 像素
• ISO 范围：200-1600
• 连拍速度：5fps

D1X 和 D1H 的推出标志着尼康开始采用 "双版本" 策略，满足不同用户群体的需求：D1X 注重高像素和画质，适合商业摄影；D1H 注重高速连拍，适合体育摄影。

2.3 入门级数码单反 CCD 传感器

2.3.1 D40 系列传感器

​D40（2006 年）采用了610 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.7×15.6mm，型号为​索尼 ICX-453-AQ。

​D40x（2007 年）搭载了1020 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.7×15.8mm，采用索尼​ICX-493-AQA 传感器。

2.3.2 D50 传感器（2005 年）

D50 采用了​610 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.7×15.6mm，型号为​索尼 ICX-453-AQ。D50 是尼康入门级数码单反相机的代表产品，具有良好的性价比，在市场上取得了巨大成功。

2.3.3 D60 传感器（2008 年）

D60 搭载了​1020 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.8mm，同样采用索尼​ICX-493-AQA 传感器。

2.3.4 D70 系列传感器

​D70（2004 年）和D70s（2005 年）均采用了610 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.7×15.6mm，型号为​索尼 ICX-453-AQ。D70 是尼康第一款在泰国工厂生产的数码单反相机。

2.3.5 D80 传感器（2006 年）

D80 搭载了​1020 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.8mm，采用索尼​ICX-493-AQA 传感器。D80 是 D70 的后继机型，在功能和性能上都有所提升。

2.4 中端数码单反 CCD 传感器

2.4.1 D100 传感器（2002 年）

D100 采用了​610 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.7×15.6mm，采用索尼​ICX-413-AQ 传感器。D100 是尼康在 D1 系列之后推出的第一款面向高级业余用户的数码单反相机。

2.4.2 D200 传感器（2005 年）

D200 搭载了​1020 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.8mm，采用索尼​ICX-483-AQA 传感器。D200 是尼康在 2005 年推出的中端旗舰数码单反相机，在当时具有出色的性能表现。

2.5 消费级数码相机 CCD 传感器

尼康的 COOLPIX 系列消费级数码相机在 2000 年代广泛采用 CCD 传感器，主要型号包括：

• ​COOLPIX 5200：1/1.8 英寸原色 CCD，526 万总像素
• ​COOLPIX 8700：2/3 英寸 CCD，831 万总像素
• COOLPIX 4600、5000、5400、5700、7900、8400等系列产品均采用 CCD 传感器
• ​COOLPIX L 系列（L3、L11、L15、L20、L110 等）采用 CCD 传感器
• ​COOLPIX P 系列（P80、P90、P5000 等）采用 CCD 传感器

2.6 最后一批 CCD 传感器相机

尼康在 2009 年推出的D3000是最后一批使用 CCD 传感器的主流数码单反相机之一，搭载了​1020 万像素的 CCD 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.8mm，采用索尼​ICX-493-AQA 传感器。

值得注意的是，尼康在 CCD 向 CMOS 转型过程中表现得相对保守。当佳能 EOS 350D 已经使用 CMOS 传感器时，尼康的 D50 仍在使用 CCD 传感器。这种保守策略反映了尼康对技术成熟度的重视。

三、尼康 CMOS 传感器技术全面解析

3.1 自主研发的特殊传感器技术

3.1.1 LBCAST 传感器技术

尼康在 2003 年推出的D2H采用了自主研发的​LBCAST 感光元件，这是一种独特的传感器技术。LBCAST 技术具有以下特点：

• 基于 CMOS 技术，但使用 JFET（结型场效应晶体管）而非 MOSFET
• 具有高速读取和低功耗特性，特别适合体育摄影
• 有效像素：410 万
• 传感器尺寸：23.3×15.5mm
• 连拍速度：8fps

LBCAST 技术是尼康从 1993 年开始研发的成果，代表了尼康在传感器技术上的自主创新能力。然而，由于制造成本和技术复杂性等原因，LBCAST 技术并未大规模推广，仅在 D2H 和 D2Hs 两款相机上使用。

3.2 早期 CMOS 传感器（2004-2007 年）

3.2.1 D2X/D2Xs 传感器（2004 年）

2004 年 9 月 16 日发布的D2X是尼康首款采用 CMOS 传感器的数码单反相机，具有里程碑意义。D2X 搭载了​1240 万像素的 CMOS 传感器，技术规格如下：

• 传感器类型：CMOS
• 有效像素：1240 万
• 传感器尺寸：23.7×15.7mm（DX 格式）
• 总像素：1284 万
• 影像尺寸：4288×2848 像素（大）、3216×2136 像素（中）
• ISO 范围：100-800
• 连拍速度：5fps（全像素）、8fps（裁切模式）

D2X 的传感器由索尼制造，型号为​IMX007 Exmor CMOS。作为 D1X 的后继机型，D2X 更注重高画质和高分辨率，而非 D2H 的速度性能。D2Xs 是 D2X 的简化版本，在功能上略有缩减，但使用相同的传感器。

3.2.2 D300 传感器（2007 年）

D300 搭载了​1230 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.7mm。这款传感器由尼康设计，索尼制造，型号为​IMX021-BQR CMOS。具有以下特点：

• 采用 EXPEED 图像处理器
• 51 点自动对焦系统
• ISO 范围：200-3200（可扩展至 6400）
• 连拍速度：6fps

D300 的传感器与索尼 α700 采用的 CMOS 具有相同指标，但尼康对其进行了很多定制化更改。

3.2.3 D3 传感器（2007 年）

D3 是尼康的全画幅旗舰数码单反相机，搭载了​1210 万像素的全画幅 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 36×23.9mm。该传感器由尼康设计，索尼制造，型号为​NC81338L CMOS。D3 的技术特点包括：

• 51 点自动对焦系统
• ISO 范围：200-6400（可扩展至 25600）
• 连拍速度：9fps（使用电池手柄可达 11fps）
• 全画幅设计，无焦距转换系数

D3 的传感器也被用于尼康 D700。

3.3 全画幅 CMOS 传感器（2008-2017 年）

3.3.1 D3X 传感器（2008 年）

D3X 搭载了​2450 万像素的全画幅 CMOS 传感器，传感器尺寸为 35.9×24.0mm。这是尼康首款高像素全画幅数码单反相机，主要特点包括：

• 传感器由索尼制造，型号为IMX028 CMOS
• ISO 范围：100-1600（可扩展至 6400）
• 注重画质表现，连拍速度为 5fps
• 专业级色彩深度和动态范围

D3X 的传感器也被用于索尼 α900 和 α850。

3.3.2 D3S 传感器（2010 年）

D3S 搭载了与 D3 相同规格的​1210 万像素全画幅 CMOS 传感器​，但在高感光度性能上有显著提升。该传感器型号为​NC81361A CMOS，主要改进包括：

• ISO 范围：200-12800（可扩展至 102400）
• 在高感光度下具有出色的噪点控制
• 连拍速度：9fps（使用电池手柄可达 11fps）

D3S 被广泛应用于体育摄影和新闻摄影领域，其出色的高感性能在当时处于领先地位。

3.3.3 D700 传感器（2008 年）

D700 搭载了与 D3 相同的​1210 万像素全画幅 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 36×23.9mm，型号为​NC81338L CMOS。D700 可以看作是 D3 的简化版本，主要特点包括：

• 相同的传感器和图像处理器
• 简化的机身设计和功能
• 更具性价比的定价策略
• ISO 范围：200-6400（可扩展至 25600）

3.3.4 D800/D800E 传感器（2012 年）

D800 和 D800E 搭载了相同的​3630 万像素全画幅 CMOS 传感器，这是尼康在像素密度上的一次重大突破。该传感器的技术规格如下：

• 传感器类型：CMOS
• 有效像素：3630 万
• 传感器尺寸：35.9×24.0mm（FX 格式）
• 像素尺寸：4.88 微米
• 总像素：3700 万
• 影像尺寸：7360×4912 像素
• ISO 范围：100-6400（可扩展至 25600）

D800 的传感器由索尼制造，型号为​IMX094AQP​。这款传感器采用了独特的技术：​两个像素共享一套电路的结构，配合 0.18 微米制造工艺实现的极细金属线，成就了这块 3600 万像素的高分辨率 CMOS。

D800E 与 D800 的区别在于去除了低通滤镜，理论上可以获得更高的分辨率，但也可能出现摩尔纹。D800 系列在画质表现上接近中画幅相机，在当时的评测中获得了极高评价。

3.3.5 D810/D810A 传感器（2014 年）

D810 和 D810A 搭载了与 D800 相同的​3630 万像素全画幅 CMOS 传感器，但在固件和功能上有所改进。主要改进包括：

• 优化的长时间曝光降噪算法
• 改进的自动白平衡
• 更高的原生 ISO（64-12800）
• 更好的动态范围表现

D810A 是天文摄影版本，对红外线进行了特殊优化，更适合天体摄影。

3.3.6 D750 传感器（2014 年）

D750 搭载了​2430 万像素的全画幅 CMOS 传感器，传感器尺寸为 35.9×24.0mm。这是一款面向高级业余用户和专业摄影师的全画幅相机，具有以下特点：

• 传感器由索尼制造，型号为IMX128-AQP CMOS
• ISO 范围：100-12800（可扩展至 51200）
• 轻量化设计，机身重量仅 840g
• 翻转触摸屏设计
• 良好的性价比

D750 的传感器也被用于尼康 D600、D610。

3.3.7 D850 传感器（2017 年）

D850 代表了尼康数码单反传感器技术的巅峰，搭载了​4575 万像素的全画幅背照式 CMOS 传感器，具有以下技术特点：

• 传感器类型：背照式 CMOS（BSI）
• 有效像素：4575 万
• 传感器尺寸：35.9×24.0mm
• 无低通滤镜设计
• ISO 范围：64-25600（可扩展至 32-102400）
• 动态范围：14.8 档（DXOMARK 测试）
• 连拍速度：9fps（机械快门）、7fps（实时取景）

D850 的传感器采用了背照式技术，在低光性能上有显著提升。同时，无低通滤镜设计使其能够充分发挥 4575 万像素的解析力。该相机还支持 4K 超高清视频录制，是一款集高像素、高速度和多功能于一体的旗舰产品。根据 ChipMod 的拆解验证，D850 的传感器型号为​IMX309AQJ，由索尼制造。

3.3.8 D6 传感器（2020 年）

D6 是尼康最新的旗舰数码单反相机，搭载了​2082 万像素的全画幅 CMOS 传感器，传感器尺寸为 35.9×24.0mm。与高像素的 D850 不同，D6 更注重速度性能：

• 传感器由东芝制造，型号为T4K54L
• ISO 范围：100-102400（可扩展至 50-3280000）
• 连拍速度：14fps（机械快门）、12fps（实时取景）
• 105 点自动对焦系统
• 专业级的可靠性和耐用性

D6 主要面向体育摄影和新闻摄影领域，其高感光度性能和快速对焦系统在极端拍摄条件下表现出色。

3.4 APS-C 画幅 CMOS 传感器

3.4.1 早期 APS-C CMOS 传感器（2008-2012 年）

D90 传感器（2008 年）

D90 搭载了​1230 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.8mm，由索尼制造，型号为​IMX038-BQL CMOS。D90 是尼康首批支持高清视频拍摄的数码单反相机之一，具有以下特点：

• ISO 范围：200-3200（可扩展至 6400）
• 支持 720p 视频录制
• 11 点自动对焦系统
• 内置闪光灯

D3100 传感器（2010 年）

D3100 搭载了​1480 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.1×15.4mm，这是尼康自主设计制造的传感器，型号为​NC81362A CMOS。D3100 的特点包括：

• 简化的操作界面
• 轻量化设计
• ISO 范围：100-3200（可扩展至 12800）
• 支持 1080p 视频录制

3.4.2 主流 APS-C CMOS 传感器（2012-2016 年）

从 2012 年开始，尼康的 APS-C 画幅数码单反相机开始大规模采用 2400 万像素级别的传感器，主要使用东芝和索尼的传感器：

D3200 传感器（2012 年）

D3200 搭载了​2416 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.2×15.4mm，由尼康自主设计，东芝制造，型号为​NC81369R CMOS。这是尼康首次在入门级相机上使用如此高像素的传感器，具有以下特点：

• 无低通滤镜设计
• ISO 范围：100-6400（可扩展至 25600）
• 简化的功能设计
• 出色的性价比

D3300 传感器（2014 年）

D3300 搭载了​2416 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.2×15.4mm，采用索尼​IMX-193-AQK 传感器。D3300 在 D3200 的基础上进行了改进：

• 更高效的图像处理器
• 改进的自动对焦系统
• 支持 Wi-Fi 连接
• 轻量化设计

D5200 传感器（2012 年）

D5200 搭载了​2410 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.2×15.4mm，由尼康设计，东芝制造，型号为​Toshiba HEZ1 TOS-5105 CMOS。D5200 是一款面向高级业余用户的相机：

• 翻转触摸屏设计
• ISO 范围：100-6400（可扩展至 25600）
• 支持 1080p 视频录制
• 24 点自动对焦系统

D5300 传感器（2013 年）

D5300 搭载了​2416 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.2×15.4mm，采用索尼​IMX-193-AQK 传感器。D5300 的主要特点：

• 去除了低通滤镜
• 内置 Wi-Fi 功能
• 翻转触摸屏
• ISO 范围：100-12800（可扩展至 25600）

D5500 传感器（2015 年）

D5500 搭载了​2416 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.2×15.4mm，同样采用索尼​IMX-193-AQK 传感器。D5500 在 D5300 的基础上进一步改进：

• 触摸屏操作优化
• 更节能的设计
• 改进的自动对焦算法
• 支持 NFC 连接

3.4.3 高性能 APS-C CMOS 传感器（2010-2016 年）

D5100 传感器（2011 年）

D5100 搭载了​1620 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.8mm，采用索尼​IMX-071 传感器。D5100 具有以下特点：

• 翻转触摸屏设计
• ISO 范围：100-6400（可扩展至 25600）
• 支持 1080p 视频录制
• 轻量化机身

D7000 传感器（2010 年）

D7000 搭载了​1620 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.6×15.6mm，采用索尼​IMX-071 传感器。D7000 是尼康在 APS-C 画幅上的一次重大突破：

该传感器的技术特点包括：

• 像素尺寸：4.78 微米
• ISO 范围：100-6400（可扩展至 25600）
• 1620 万有效像素（4928×3264 像素）
• 出色的动态范围和色彩表现

D7000 的 IMX-071 传感器在当时被广泛应用于多个品牌的相机，包括：

• 尼康：D5100、D7000、Coolpix A
• 索尼：NEX-C3、NEX-5N、A55/A580
• 宾得：K-5、K5 II/K5 IIs、K-50、K-30
• 理光：GR、GR II

这种广泛应用反映了 IMX-071 传感器的优秀性能，被认为是 APS-C 画幅传感器的里程碑产品。

D7100 传感器（2013 年）

D7100 搭载了​2410 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.5×15.6mm，由尼康设计，东芝制造，型号为​Toshiba HEZ1 TOS-5105 CMOS。D7100 在 D7000 的基础上进行了升级：

• 去除了低通滤镜
• 改进的自动对焦系统（51 点）
• ISO 范围：100-6400（可扩展至 25600）
• 更好的高感光度性能

D7200 传感器（2015 年）

D7200 搭载了​2410 万像素的 CMOS 传感器，传感器尺寸为 23.5×15.6mm，同样由尼康设计，东芝制造。D7200 的主要改进：

• 优化的自动对焦算法
• 更好的电池续航
• 支持 Wi-Fi 连接
• ISO 范围：100-25600（可扩展至 50-102400）

D7500 传感器（2017 年）

D7500 搭载了​2090 万像素的 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.5×15.6mm，由索尼制造，型号为​IMX321-AQJ。D7500 的特点：

• 无低通滤镜
• 42 点自动对焦系统
• ISO 范围：100-51200（可扩展至 50-1640000）
• 支持 4K 视频录制

D500 传感器（2016 年）

D500 搭载了与 D7500 相同规格的​2090 万像素 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 23.5×15.6mm，采用索尼​IMX321-AQJ 传感器。D500 是尼康在 APS-C 画幅上的旗舰产品：

• 153 点自动对焦系统
• ISO 范围：100-51200（可扩展至 50-1640000）
• 连拍速度：10fps
• 专业级的性能和可靠性

3.5 微单相机 CMOS 传感器（2018 年至今）

3.5.1 Z6 系列传感器

Z6（2018 年）

Z6 搭载了​2450 万像素的全画幅 CMOS 传感器​，传感器尺寸为 35.9×23.9mm。Z6 的传感器由索尼制造，采用​IMX410 传感器，具有以下特点：

• 背照式 CMOS 技术
• ISO 范围：100-51200（可扩展至 50-204800）
• 493 点混合自动对焦系统
• 支持 4K 视频录制

Z6 II（2020 年）

Z6 II 搭载了与 Z6 相同规格的传感器，但在处理器和功能上有所升级：

• 双 EXPEED 6 处理器
• 改进的自动对焦算法
• 双卡槽设计（XQD/SD）
• 更好的视频功能

Z6 III（2024 年）

Z6 III 是尼康历史上首款配备部分堆栈式 CMOS 传感器的全画幅微单数码相机。该传感器具有以下特点：

• 有效像素：约 2450 万
• 传感器类型：部分堆栈式 CMOS
• 传感器尺寸：约 35.9×23.9mm
• 总像素：约 2679 万
• 影像尺寸：6048×4032 像素（FX 格式）
• 处理器：EXPEED 7

堆栈式传感器技术的应用使 Z6 III 在以下方面有显著提升：

• 更快的读取速度，减少果冻效应
• 更好的自动对焦性能，特别是对运动物体的追踪
• 改进的视频录制能力，支持更高规格的视频格式
• 增强的低光性能

3.5.2 Z7 系列传感器

Z7（2018 年）

Z7 搭载了​4575 万像素的全画幅背照式 CMOS 传感器，传感器尺寸为 35.9×23.9mm。Z7 的传感器技术特点：

• 背部入射式 CMOS
• ISO 范围：64-25600（可扩展至 32-102400）
• 493 点自动对焦系统
• 出色的动态范围和色彩表现

Z7 II（2020 年）

Z7 II 搭载了与 Z7 相同规格的传感器，但在功能上有所升级：

• 双 EXPEED 6 处理器
• 改进的自动对焦系统
• 双卡槽设计（XQD/SD）
• 更好的视频性能

3.5.3 Z5 传感器（2020 年）

Z5 搭载了​2430 万像素的全画幅 CMOS 传感器，传感器尺寸为 35.9×23.9mm，由索尼制造。Z5 是尼康的入门级全画幅微单：

• ISO 范围：100-51200（可扩展至 50-204800）
• 273 点自动对焦系统
• 机身五轴防抖
• 双 SD 卡槽设计
• 良好的性价比

3.5.4 Z9 传感器（2021 年）

Z9 是尼康的旗舰微单相机，搭载了​4571 万像素的全画幅堆栈式 CMOS 传感器。该传感器具有以下技术特点：

• 传感器类型：堆栈式 CMOS
• 有效像素：4571 万
• 传感器尺寸：35.9×23.9mm
• 总像素：4689 万
• 传感器型号：索尼IMX609AQJ
• 处理器：EXPEED 7

Z9 的传感器采用了最先进的堆栈式技术，实现了多项技术突破：

• 全像素模式下 30 张 / 秒的超高连拍速度
• 1100 万像素模式下 120 张 / 秒
• 无机械快门设计，全球快门功能
• ISO 范围：64-25600（可扩展至 32-3280000）
• 出色的动态范围和低光性能

3.5.5 APS-C 画幅 Z 系列传感器

Z50 传感器（2019 年）

Z50 搭载了​2090 万像素的 APS-C 画幅 CMOS 传感器，传感器尺寸为 23.5×15.6mm。该传感器的特点：

• 尼康 DX 格式 CMOS
• ISO 范围：100-51200（可扩展至 204800）
• 209 个相位对焦点
• 支持 4K 视频录制
• EXPEED 6 处理器

Z fc 传感器（2021 年）

Z fc 搭载了与 Z50 相同规格的​2090 万像素 APS-C 画幅背照式 CMOS 传感器，由索尼制造。Z fc 的特点：

• 复古设计，复刻 FM2 经典外观
• 2088 万有效像素
• 209 个对焦点
• 支持人眼 / 动物眼部侦测对焦
• 支持无裁切 4K 视频

Z30 传感器（2022 年）

Z30 搭载了与 Z50、Z fc 相同规格的​2090 万像素 APS-C 画幅背照式 CMOS 传感器。Z30 是尼康的入门级 APS-C 微单：

• 轻量化设计
• 紧凑机身
• 高性价比
• 适合视频创作者

3.5.6 Z f 传感器（2023 年）

Z f 搭载了​2450 万像素的全画幅 CMOS 传感器，传感器尺寸为 35.9×23.9mm。该传感器的特点：

• 有效像素：2450 万
• 总像素：2528 万
• 影像尺寸：6048×4032 像素（FX 格式）
• 传感器类型：CMOS
• 处理器：EXPEED 7

Z f 采用了与 Z6 III 相同的传感器，具有部分堆栈式技术，在性能上有显著提升。

3.5.7 ZR 传感器（2025 年）

ZR 是尼康与 RED 合作推出的全画幅微单相机，搭载了与 Z6 III 相同的​2450 万像素部分堆栈式全画幅 CMOS 传感器。ZR 的独特之处在于支持基于 RED 的 R3D 原始视频录制编解码器开发的新视频录制文件格式 R3D NE。

3.6 特殊用途 CMOS 传感器

3.6.1 尼康 1 系列传感器

尼康在 2011 年推出的 1 系列可换镜数码相机采用了独特的​CX 格式传感器，传感器尺寸为 13.2×8.8mm，也被称为 1 英寸传感器。

J1/V1 传感器

Nikon 1 J1 和 V1 搭载了 CX 格式的​1010 万像素 CMOS 传感器，具有以下特点：

• 传感器尺寸：13.2×8.8mm
• 高速自动对焦系统
• 高连拍速度
• 小型化设计

1 系列相机采用了 Aptina 提供的 CMOS 传感器，更强调对焦和连拍速度而非像素数量。

J3/AW1 传感器

Nikon 1 J3 和 AW1 搭载了 CX 格式的​1425 万像素 CMOS 传感器，传感器尺寸为 13.2×8.8mm。AW1 的传感器具有以下特点：

• 有效像素：1425 万
• ISO 范围：160-6400
• 73 点相位检测 AF 和 135 点对比度检测 AF
• 支持约 15fps 的 AF 跟踪连拍
• 支持 60fps 全分辨率图像连拍

这些传感器由 Aptina 制造，型号包括​AR1810​（V3）、​HBCPR(AR1410) ​（V2）、​MT9J007C1HS（V1）。

3.6.2 高速传感器技术

尼康在传感器技术研发方面持续创新。2021 年，尼康宣布开发出一款​堆叠式 4K×4K CMOS 图像传感器，总像素约 1780 万，实现了每秒 1000 帧的高分辨率成像和 110 dB 的高动态范围。

该传感器的技术特点：

• 制造工艺：65nm BSI + 65nm CMOS 晶圆级堆叠工艺
• 传感器类型：1 英寸 CMOS
• 像素尺寸：2.7×2.7 微米
• 帧率：1000fps
• 动态范围：110 dB（1000fps 时）、134 dB（60fps 时）
• 总像素：约 1780 万（4224×4224 像素）

这种高速传感器技术未来可能应用于专业摄影和工业领域，为尼康在高速摄影市场提供技术优势。

四、传感器技术发展趋势与创新分析

4.1 从 CCD 到 CMOS 的技术转型分析

尼康的传感器技术发展经历了从 CCD 到 CMOS 的重大转型，这一过程反映了技术发展的必然趋势：

CCD 时代的特点（1995-2009 年）：

• 1995 年 E2/E2s 开始使用 CCD 传感器
• 1999 年 D1 标志着自主研发 CCD 的开始
• 2001 年 D1X/D1H 达到 CCD 技术高峰
• 2009 年 D3000 是最后一批使用 CCD 的主流机型

CMOS 时代的开始（2004 年至今）：

• 2004 年 D2X 首次采用 CMOS 传感器，标志技术转型
• 2007 年 D3/D300 全面采用 CMOS
• 2009 年后 CCD 基本退出主流市场

尼康在技术转型过程中表现得相对保守，这与佳能形成对比。当佳能 EOS 350D 已经使用 CMOS 传感器时，尼康的 D50 仍在使用 CCD 传感器。这种保守策略的原因包括：

• 对技术成熟度的重视
• CCD 在画质表现上的优势
• 成本和供应链考虑

4.2 传感器供应商生态分析

尼康的传感器供应商呈现多元化格局，主要包括：

索尼（主要供应商）：

• 提供了从早期 CCD 到现代 CMOS 的多种传感器
• 代表产品：D1 系列 CCD、D2X CMOS、D800/D800E 的 IMX094、Z 系列的背照式 CMOS
• 技术特点：先进的制造工艺、创新的背照式和堆栈式技术

东芝：

• 主要提供 APS-C 画幅 CMOS 传感器
• 代表产品：D3200、D5200、D7100、D7200、D7500、D500 的传感器
• 技术特点：高性价比、稳定的性能

尼康自主设计：

• 部分高端传感器由尼康设计，第三方制造
• 代表产品：D3、D3X、D3S、D700 的 CMOS 传感器
• 技术特点：针对尼康相机优化的设计

4.3 技术创新突破分析

尼康在传感器技术方面的创新主要体现在以下几个方面：

ROS 光学缩小系统（1995 年）：

E2/E2s 采用的 ROS 系统是尼康的独特创新，通过光学系统将光线汇聚到小尺寸传感器上，保持了镜头视角不变。这一技术虽然复杂，但为早期数码单反相机提供了可行的解决方案。

LBCAST 技术（2003 年）：

尼康自主研发的 LBCAST 技术代表了传感器技术的创新尝试。通过使用 JFET 替代 MOSFET，实现了高速读取和低功耗的特性。虽然该技术未大规模推广，但展现了尼康的技术创新能力。

像素合并技术（1999 年）：

D1 采用的像素合并技术是在传感器技术受限情况下的巧妙解决方案。通过将四个像素合并为一个，在保持高感性能的同时实现了可用的像素数量。

背照式和堆栈式技术的应用：

• D850 首次在尼康数码单反上使用背照式 CMOS 技术
• Z9 采用了最先进的堆栈式 CMOS 技术，实现了 30fps 的超高连拍
• Z6 III 采用部分堆栈式技术，在性能和成本间取得平衡

4.4 传感器性能演进趋势

通过分析尼康传感器的发展历程，可以看出以下演进趋势：

像素数量的增长：

• 1999 年 D1：266 万像素
• 2004 年 D2X：1240 万像素
• 2012 年 D800：3630 万像素
• 2017 年 D850：4575 万像素
• 2021 年 Z9：4571 万像素

像素数量的增长反映了用户对高分辨率的需求，但增长速度逐渐放缓，更多关注像素质量而非数量。

ISO 性能的提升：

• D1：200-1600
• D3：200-6400（扩展至 25600）
• D3S：200-12800（扩展至 102400）
• D6：100-102400（扩展至 3280000）

高感光度性能的提升使摄影师能够在更暗的环境下拍摄，这是传感器技术进步的重要体现。

动态范围的改善：

现代传感器，特别是采用背照式和堆栈式技术的传感器，在动态范围方面有显著提升。D850 的 14.8 档动态范围和 Z9 的出色表现代表了当前技术的最高水平。

视频功能的增强：

• D90：首次支持 720p 视频
• D850：支持 4K UHD 视频
• Z9：支持 8K UHD/30P 视频录制
• ZR：支持基于 R3D 的专业视频格式

视频功能已成为现代相机的重要组成部分，推动了传感器技术向更高帧率、更高分辨率发展。

五、搭载相同传感器的其他品牌相机

5.1 索尼传感器在其他品牌的应用

5.1.1 IMX071 传感器的广泛应用

索尼 IMX071 传感器是一款极其成功的产品，被多个品牌广泛采用：

尼康：

• D5100、D7000、Coolpix A

索尼：

• NEX-C3、NEX-5N、A55/A580、NEX-F3、NEX-3N、NEX-5R、NEX-5T、NEX-6

宾得：

• K-5、K5 II/K5 IIs、K-50、K-30、K-500、K01

理光：

• GR、GR II

IMX071 传感器的成功反映了其优秀的综合性能，特别是在动态范围和色彩表现方面的优势。

5.1.2 IMX094 传感器的应用

索尼 IMX094 传感器被应用于以下相机：

• 尼康：D800、D800E、D810、D810A
• 索尼：A7R
• 宾得：645Z（中画幅版本）
• QHYCCD：QHY367C Pro

值得注意的是，虽然使用相同的传感器，但不同品牌会根据自身需求进行调校和优化。例如，索尼版本集成了相位对焦点以支持微单的对焦系统，而尼康版本则针对数码单反的光学取景器进行了优化。

5.1.3 IMX410 传感器的应用

索尼 IMX410 传感器被广泛应用于全画幅相机：

• 尼康：Z6、Z6 II、Z f、D780
• 索尼：Alpha 7 III、Alpha 7C
• 松下：S1、S1H、S5、S5M2、S5M2X
• 适马：fp
• 哈苏：X1D-50c（中画幅版本）

这种广泛应用反映了 IMX410 传感器在全画幅相机市场的重要地位。

5.1.4 IMX128 传感器的应用

索尼 IMX128 传感器的应用情况：

• 尼康：D600、D610、D750
• 索尼：A7、A7 II、DSC-RX1
• 松下：部分 Lumix 相机
• QHYCCD：QHY128C

IMX128 是一款 2400 万像素的全画幅 CMOS 传感器，在多个品牌的中端全画幅相机中广泛使用。

5.1.5 IMX193 传感器的应用

索尼 IMX193 传感器（STARVIS 系列）被应用于：

• 尼康：D5300、D5500、D3300、D3400、D3500
• 索尼：部分 Cyber-shot 相机
• 其他品牌：监控相机、工业相机等

IMX193 是一款高性能背照式 CMOS 传感器，具有出色的低光性能。

5.1.6 IMX321 传感器的应用

索尼 IMX321 传感器被应用于：

• 尼康：D500、D7500、Z50、Z fc、Z30
• 索尼：部分 APS-C 相机
• 其他品牌：运动相机、安防相机等

IMX321 是一款 2090 万像素的 APS-C 画幅传感器，支持 4K 视频录制。

5.2 其他供应商传感器的跨品牌应用

东芝传感器：

东芝为尼康提供的 2400 万像素 APS-C 传感器（如 D7100、D7200 使用的 Toshiba HEZ1 TOS-5105）主要供尼康使用，未发现其他品牌大规模采用的情况。

背照式和堆栈式传感器：

随着背照式和堆栈式技术的普及，越来越多的相机品牌开始采用这些先进技术。尼康的 Z 系列微单采用的背照式和堆栈式 CMOS 传感器技术也被应用于其他品牌的高端产品中。

特殊传感器技术：

• LBCAST 技术：仅尼康 D2H/D2Hs 使用
• CX 格式传感器：仅尼康 1 系列使用
• 高速传感器：尼康自主研发，未对外供应

5.3 传感器技术发展对行业的影响

通过对尼康传感器技术发展的分析，可以看出以下趋势：

1. 技术共享促进创新： 同一传感器被多个品牌采用，推动了整个行业的技术进步。例如，IMX071 传感器在尼康、索尼、宾得、理光等品牌的广泛应用，证明了优秀技术的市场价值。
2. 定制化需求增加： 虽然使用相同的基础传感器，但各品牌会根据自身产品定位进行定制化设计，如尼康的 EXPEED 处理器优化、索尼的相位对焦集成等。
3. 供应链多元化： 尼康通过与索尼、东芝等多家供应商合作，确保了技术来源的多样性，降低了供应链风险。
4. 技术壁垒逐步形成： 随着堆栈式、背照式等先进技术的发展，传感器技术的研发门槛不断提高，小型厂商越来越依赖大型传感器制造商。

结语

通过对尼康数码相机传感器技术发展历程的全面梳理，我们可以看到尼康在数字影像技术领域的重要贡献和技术积累。从 1995 年的 E2/E2s 到 2025 年的 ZR，尼康经历了从 CCD 到 CMOS、从传统数码单反到现代微单的完整技术演进过程。

关键技术发展节点总结：

• 1995 年：E2/E2s 开创尼康数码单反先河，采用独特的 ROS 光学系统
• 1999 年：D1 标志自主研发时代开始，采用像素合并技术
• 2004 年：D2X 完成从 CCD 到 CMOS 的技术转型
• 2007 年：D3 系列确立全画幅技术优势
• 2012 年：D800 以 3630 万像素创造画质新标杆
• 2017 年：D850 集高像素、高速度、多功能于一体
• 2018 年：Z 系列开启微单新时代，推出全新 Z 卡口
• 2021 年：Z9 采用堆栈式技术，实现 30fps 超高连拍
• 2024 年：Z6 III 首次采用部分堆栈式传感器，技术持续创新

技术发展趋势展望：

1. 传感器技术持续创新： 从背照式到堆栈式，传感器技术不断突破物理极限，提供更好的画质和性能。
2. 计算摄影的融合： 传感器技术与图像处理算法的结合日益紧密，通过 AI 和机器学习提升成像质量。
3. 视频功能的重要性提升： 从 720p 到 8K，视频录制已成为相机的核心功能，推动传感器向高帧率、高分辨率发展。
4. 多品牌技术共享： 传感器供应商的技术被多个品牌采用，推动整个行业的技术进步。