cmos和ccd的區別

　　導讀：大家在買(mǎi)相機的時(shí)候，一般都會(huì )看到有COMS鏡頭和CCD鏡頭，這倆鏡頭有什么區別嗎?他們各有的特點(diǎn)是什么?先讓我們看看他們的自我介紹。

cmos和ccd的區別——CCD簡(jiǎn)介

　　CCD的英文全稱(chēng)是“Charge-coupledDevice”，中文全稱(chēng)是電行耦合元件，通常稱(chēng)為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學(xué)影像轉化為數字信號，CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱(chēng)作像素(Pixel)，一塊CCO上包含的像素數越多，其提供的畫(huà)面分辨率也就越高。CCD作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉換成數字信號，CCD上有許多排列整齊的電容，能感應光線(xiàn)，并將影像轉變成數字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電行轉給它相鄰的電容。

　　CCD圖像傳感器可直接將光學(xué)信號轉換為模擬電流信號，電流信號經(jīng)過(guò)放大和模數轉換，實(shí)現圖像的獲取.存儲、傳輸.處理和重現，如上圖所示，CCO圖像傳感器具有如下特點(diǎn)：

　　(1)體積小重量輕

　　(2)功耗小，工作電壓低;抗沖擊與震動(dòng)，性能穩定，壽命長(cháng)

　　(3)靈敏度高，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍大

　　(4)響應速度快，有自?huà)呙韫δ?，圖像畸變小，無(wú)殘像

　　(5)應用超大規模集成電路工藝技術(shù)生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產(chǎn)成本低。

cmos和ccd的區別——COMS簡(jiǎn)介

　　CMOS(CompementaryMetalOxideSemiconductor)指互補金屬氧化物半導體，是電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數字集成電路的基本單元。在數字影像領(lǐng)域，CMOS作為一種低成本的感光元件技術(shù)被發(fā)展出來(lái)，市面上常見(jiàn)的數碼產(chǎn)品，其感光元件主要就是CCD或者CMOS，尤其是低端攝像頭產(chǎn)品，而通常高端攝像頭都是CCD感光元件。

　　CMOS制造工藝被應用于制作數碼影像器材的感光元件，是將純粹邏輯運算的功能轉變成接收外界光線(xiàn)后轉化為電能，再造過(guò)芯片上的模一數轉換器(ADC)將獲得的影像訊號轉變?yōu)閿底中盘栞敵?。CMOS與CCD主要有以下不同：

　　(1)成像過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲高

　　(2)集成性高

　　(3)讀出速度快，地址選通開(kāi)關(guān)可隨機采樣，獲得更高的速度

　　(4)噪聲：由于CMOS圖像傳感器集成度高，各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大。隨著(zhù)CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。

cmos和ccd的區別——技術(shù)角度比較

　　1)信息讀取方式

　　CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實(shí)施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個(gè)電路較為復雜。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉換后直接產(chǎn)生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡(jiǎn)單。

　　2)速度

　　CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時(shí)就可以取出電信號，還能同時(shí)處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

　　3)電源及耗電量

　　CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個(gè)電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節能方面具有很大優(yōu)勢。

　　4)成像質(zhì)量

　　CCD電荷耦合器制作技術(shù)起步早，技術(shù)成熟，采用PN結或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大，使CMOS光電傳感器很長(cháng)一段時(shí)間無(wú)法進(jìn)入實(shí)用。近年，隨著(zhù)CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。

cmos和ccd的區別——結構區別

　　1.內部結構(傳感器本身的結構)

　　CCD的成像點(diǎn)為X-Y縱橫矩陣排列，每個(gè)成像點(diǎn)由一個(gè)光電二極管和其控制的一個(gè)鄰近電荷存儲區組成。光電二極管將光線(xiàn)(光量子)轉換為電荷(電子)，聚集的電子數量與光線(xiàn)的強度成正比。在讀取這些電荷時(shí)，各行數據被移動(dòng)到垂直電荷傳輸方向的緩存器中。每行的電荷信息被連續讀出，再通過(guò)電荷/電壓轉換器和放大器傳感。這種構造產(chǎn)生的圖像具有低噪音、高性能的特點(diǎn)。但是生產(chǎn)CCD需采用時(shí)鐘信號、偏壓技術(shù)，因此整個(gè)構造復雜，增大了耗電量，也增加了成本。

　　CMOS傳感器周?chē)碾娮悠骷?，如數字邏輯電路、時(shí)鐘驅動(dòng)器以及模/數轉換器等，可在同一加工程序中得以集成。CMOS傳感器的構造如同一個(gè)存儲器，每個(gè)成像點(diǎn)包含一個(gè)光電二極管、一個(gè)電荷/電壓轉換單元、一個(gè)重新設置和選擇晶體管，以及一個(gè)放大器，覆蓋在整個(gè)傳感器上的是金屬互連器(計時(shí)應用和讀取信號)以及縱向排列的輸出信號互連器，它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的X-Y尋址技術(shù)讀取信號。

　　2.外部結構(傳感器在產(chǎn)品上的應用結構)

　　CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時(shí)就可以取出電信號，還能同時(shí)處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

　　CMOS光電傳感器的加工采用半導體廠(chǎng)家生產(chǎn)集成電路的流程，可以將數字相機的所有部件集成到一塊芯片上，如光敏元件、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換器、圖像信號處理器及控制器等，都可集成到一塊芯片上，還具有附加DRAM的優(yōu)點(diǎn)。只需要一個(gè)芯片就可以實(shí)現很多功能，因此采用CMOS芯片的光電圖像轉換系統的整體成本很低。

　　CCD和CMOS在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱(chēng)做金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒(méi)有本質(zhì)的區別。CCD只有少數幾個(gè)廠(chǎng)商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且CCD制造工藝較復雜，采用CCD的攝像頭價(jià)格都會(huì )相對比較貴。事實(shí)上經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實(shí)際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多攝像頭生產(chǎn)廠(chǎng)商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定距離的。但由于低廉的價(jià)格以及高度的整合性，因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應用。

cmos和ccd的區別—— 總結

　　CMOS結構相對簡(jiǎn)單，與現有的大規模集成電路生產(chǎn)工藝相同，從而生產(chǎn)成本可以降低。從原理上，CMOS的信號是以點(diǎn)為單位的電荷信號，而CCD是以行為單位的電流信號，前者更為敏感，速度也更快，更為省電?，F在高級的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工藝還不是十分成熟，普通的 CMOS 一般分辨率低而成像較差。

　　目前的情況是，許多低檔入門(mén)型的數碼相機使用廉價(jià)的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、高級型及專(zhuān)業(yè)型數碼相機使用不同檔次的CCD，個(gè)別專(zhuān)業(yè)型或準專(zhuān)業(yè)型數碼相機使用高級的CMOS芯片。代表成像技術(shù)未來(lái)發(fā)展的X3芯片實(shí)際也是一種CMOS芯片。CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但一般而言，普及型的數碼相機中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好一些。

　　由兩種感光器件的工作原理可以看出，CCD(電荷藕合器件圖像傳感器：Charge Coupled Device)，它的優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復雜，只有少數的廠(chǎng)商能夠掌握，所以導致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。 在相同分辨率下，CMOS(互補性氧化金屬半導體：Complementary Metal-Oxide Semiconductor)價(jià)格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來(lái)說(shuō)要低一些。到目前為止，市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD作為感應器;CMOS感應器則作為低端產(chǎn)品應用于一些攝像頭上，若有哪家攝像頭廠(chǎng)商生產(chǎn)的攝像頭使用CCD感應器，廠(chǎng)商一定會(huì )不遺余力地以其作為賣(mài)點(diǎn)大肆宣傳，甚至冠以“數碼相機”之名。一時(shí)間，是否具有CCD感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。

　　CMOS針對CCD最主要的優(yōu)勢就是非常省電，不像由二極管組成的CCD，CMOS 電路幾乎沒(méi)有靜態(tài)電量消耗，只有在電路接通時(shí)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(wèn)題是在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過(guò)于頻繁而過(guò)熱。暗電流抑制得好就問(wèn)題不大，如果抑制得不好就十分容易出現雜點(diǎn)。

　　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(wàn)像素，那么CCD傳感器可連續掃描300萬(wàn)個(gè)電荷，掃描的方法非常簡(jiǎn)單，就好像把水桶從一個(gè)人傳給另一個(gè)人，并且只有在最后一個(gè)數據掃描完成之后才能將信號放大。CMOS傳感器的每個(gè)像素都有一個(gè)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(gè)像素基礎上進(jìn)行信號放大，采用這種方法可節省任何無(wú)效的傳輸操作，所以只需少量能量消耗就可以進(jìn)行快速數據掃描，同時(shí)噪音也有所降低。這就是佳能的像素內電荷完全轉送技術(shù)。