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ccd與cmos傳感器哪個好

2017年10月31日 17:12 網絡整理 作者: 用戶評論(0

  CCD比CMOS早30年。顯然技術成熟,但因為CMOS成本低,省電,很多產品都取用。可以說CMOS是CCD的代替品,現在的CMOS也不斷的進步了。攝像機通常用的是3CCD,是松下發明的,被索尼發展的。但索尼的攝像機也開始取用了CMOS。可見CMOS是在發展所以CMOS很快就能取代CCD。

  什么是CCD傳感器

  電荷藕合器件圖像傳感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據需要和想像來修改圖像。

  

  什么是CMOS傳感器

  CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor),中文學名為互補金屬氧化物半導體,它本是計算機系統內一種重要的芯片,保存了系統引導最基本的資料。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別,主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶-電) 和 P(帶+電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。后來發現CMOS經過加工也可以作為數碼攝影中的圖像傳感器,CMOS傳感器也可細分為被動式像素傳感器(Passive Pixel Sensor CMOS)與主動式像素傳感器(Active Pixel Sensor CMOS)

  

  ccd與cmos傳感器哪個好

  CMOS針對CCD最主要的優勢就是非常省電,不像由二極管組成的CCD,CMOS 電路幾乎沒有靜態電量消耗,只有在電路接通時才有電量的消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右,這有助于改善人們心目中數碼相機是“ 電老虎”的不良印象。CMOS主要問題是在處理CCD傳感器快速變化的影像時,由于電流變化過于頻繁而過熱。暗電流抑制得好就問題不大,如果抑制得不好就十分容易出現雜點。

  此外,CMOS與CCD的圖像數據掃描方法有很大的差別。例如,如果分辨率為300萬像素,那么CCD傳感器可連續掃描300萬個電荷,掃描的方法非常簡單,就好像把水桶從一個人傳給另一個人,并且只有在最后一個數據掃描完成之后才能將信號放大。CMOS傳感器的每個像素都有一個將電荷轉化為電子信號的放大器。因此,CMOS傳感器可以在每個像素基礎上進行信號放大,采用這種方法可節省任何無效的傳輸操作,所以只需少量能量消耗就可以進行快速數據掃描,同時噪音也有所降低。這就是佳能的像素內電荷完全轉送技術。

  CCD與CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器,兩者都是利用感光二極管(photodiode)進行光電轉換,將圖像轉換為數字數據,而其主要差異是數字數據傳送的方式不同。

  CCD傳感器中每一行中每一個象素的電荷數據都會依次傳送到下一個象素中,由最底端部分輸出,再經由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出;而在CMOS傳感器中,每個象素都會鄰接一個放大器及A/D轉換電路,用類似內存電路的方式將數據輸出。

  造成這種差異的原因在于:CCD的特殊工藝可保證數據在傳送時不會失真,因此各個象素的數據可匯聚至邊緣再進行放大處理;而CMOS工藝的數據在傳送距離較長時會產生噪聲,因此,必須先放大,再整合各個象素的數據。

  由于數據傳送方式不同,因此CCD與CMOS傳感器在效能與應用上也有諸多差異,這些差異包括:

  1. 靈敏度差異:

  由于CMOS傳感器的每個象素由四個晶體管與一個感光二極管構成(含放大器與A/D轉換電路),使得每個象素的感光區域遠小于象素本身的表面積,因此在象素尺寸相同的情況下,CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。

  2. 成本差異:

  由于CMOS傳感器采用一般半導體電路最常用的CMOS工藝,可以輕易地將周邊電路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到傳感器芯片中,因此可以節省外圍芯片的成本;除此之外,由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數據,只要其中有一個象素不能運行,就會導致一整排的數據不能傳送,因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多,即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破50%的水平,因此,CCD傳感器的成本會高于CMOS傳感器。

  3. 分辨率差異:

  CMOS傳感器的每個象素都比CCD傳感器復雜,其象素尺寸很難達到CCD傳感器的水平,因此,當比較相同尺寸的CCD與CMOS傳感器時,CCD傳感器的分辨率通常會優于CMOS傳感器的水平。例如,市面上CMOS傳感器最高可達到210萬象素的水平(OmniVision的 OV2610,2002年6月推出),其尺寸為1/2英寸,象素尺寸為4.25μm,但Sony在2002年12月推出了ICX452,其尺寸與 OV2610相差不多(1/1.8英寸),但分辨率卻能高達513萬象素,象素尺寸也只有2.78μm的水平。

  4. 噪聲差異:

  由于CMOS傳感器的每個感光二極管都需搭配一個放大器,而放大器屬于模擬電路,很難讓每個放大器所得到的結果保持一致,因此與只有一個放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比,CMOS傳感器的噪聲就會增加很多,影響圖像品質。

  5. 功耗差異:

  CMOS傳感器的圖像采集方式為主動式,感光二極管所產生的電荷會直接由晶體管放大輸出,但CCD傳感器為被動式采集,需外加電壓讓每個象素中的電荷移動,而此外加電壓通常需要達到12~18V;因此,CCD傳感器除了在電源管理電路設計上的難度更高之外(需外加 power IC),高驅動電壓更使其功耗遠高于CMOS傳感器的水平。舉例來說,OmniVision推出的OV7640(1/4英寸、VGA),在 30 fps的速度下運行,功耗僅為40mW;而致力于低功耗CCD傳感器的Sanyo公司推出的1/7英寸、CIF等級的產品,其功耗卻仍保持在90mW 以上。因此CCD發熱量比CMOS大,不能長時間在陽光下工作。

  綜上所述,CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優于CMOS傳感器,而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。不過,隨著CCD與CMOS傳感器技術的進步,兩者的差異有逐漸縮小的態勢,例如,CCD傳感器一直在功耗上作改進,以應用于移動通信市場(這方面的代表業者為Sanyo);CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足,以應用于更高端的圖像產品。

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( 發表人:鄧家樂-老賬號 )

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