CCD和CMOS是兩種主要的圖像傳感器抒痒,在應用方面有些區(qū)別幌绍。本文對兩者進行了介紹和比較故响。CMOS在成本傀广,速度和集成度上有優(yōu)
勢。CCD在成像質量和精度上有優(yōu)勢彩届。
ccd使用一種高感光度的半導體材料制成伪冰,能把光線轉變成電荷惨缆,通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號糜值,數(shù)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丰捷,因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段寂汇,根據(jù)需要和想像來修
改圖像病往。CCD由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位骄瓣。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上榕栏,所
有的感光單位所產生的信號加在一起畔勤,就構成了一幅完整的畫面。
目前主要有兩種類型的CCD光敏元件扒磁,分別是線性CCD和矩陣性CCD庆揪。線性CCD用于高分辨率的靜態(tài)照相機,它每次只拍攝圖象的一
條線妨托,這與平板掃描儀掃描照片的方法相同缸榛。這種CCD精度高,速度慢兰伤,無法用來拍攝移動的物體内颗,也無法使用閃光燈。
矩陣式CCD敦腔,它的每一個光敏元件代表圖象中的一個像素均澳,當快門打開時符衔,整個圖象一次同時曝光找前。通常矩陣式CCD用來處理色彩的
方法有兩種。一種是將彩色濾鏡嵌在CCD矩陣中柏腻,相近的像素使用不同顏色的濾鏡纸厉。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M兩種排列方式。這
兩種排列方式成像的原理都是一樣的五嫂。在記錄照片的過程中肯尺,相機內部的微處理器從每個像素獲得信號沃缘,將相鄰的四個點合成為一個像
素點。該方法允許瞬間曝光则吟,微處理器能運算地非郴蓖危快。這就是大多數(shù)數(shù)碼相機CCD的成像原理氓仲。
cmos和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體水慨。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晰洒,使其在CMOS上共存著帶N(帶–電) 和 P(帶+電)級的半導體朝抖,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。然而谍珊,CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點, 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時治宣,
由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現(xiàn)象。
除了CCD和CMOS之外砌滞,還有富士公司獨家推出的SUPER CCD侮邀,SUPER CCD并沒有采用常規(guī)正方形二極管,而是使用了一種八邊形
的二極管贝润,像素是以蜂窩狀形式排列绊茧,并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大。將像素旋轉45度排列的結果是可以縮小對圖像拍攝無
用的多余空間打掘,光線集中的效率比較高华畏,效率增加之后使感光性胧卤、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高唯绍。
CCD與CMOS的區(qū)別
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施轉移后讀取枝誊,電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和
三組不同的電源相配合况芒,整個電路較為復雜。CMOS光電傳感器經光電轉換后直接產生電流(或電壓)信號叶撒,信號讀取十分簡單。
2. 速度
CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下祠够,以行為單位一位一位地輸出信息压汪,速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以
取出電信號古瓤,還能同時處理各單元的圖像信息止剖,速度比CCD電荷耦合器快很多,大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機落君。
3. 電源及耗電量
CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電穿香,耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個電源绎速,耗電量非常小皮获,僅為CCD電荷耦合器的
1/8到1/10,CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢纹冤。
4. 成像質量
CCD電荷耦合器制作技術起步早洒宝,技術成熟,采用PN結或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲雁歌,成像質量相對CMOS光電傳感器有一定
優(yōu)勢宏浩。由于CMOS光電傳感器集成度高,各光電傳感元件将宪、電路之間距離很近绘闷,相互之間的光、電较坛、磁干擾較嚴重印蔗,噪聲對圖像質量影
響很大,使CMOS光電傳感器很長一段時間無法進入實用丑勤。近年华嘹,隨著CMOS電路消噪技術的不斷發(fā)展,為生產高密度優(yōu)質的CMOS圖
像傳感器提供了良好的條件法竞。
5. 集成性
從制造工藝的角度看,CCD中電路和器件是集成在半導體單晶材料上岔霸,工藝較復雜薛躬,。CCD僅能輸出模擬電信號呆细,需要后續(xù)的地址譯
碼器型宝、模擬轉換器、圖像信號處理器處理絮爷,并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路趴酣,集成度非常低。而CMOS是集成在
被稱作金屬氧化物的版單體材料上坑夯,這種工藝與生產數(shù)以萬計的計算機芯片和存儲設備等半導體集成電路的工藝相同岖寞,因此生產CMOS
的成本相對CCD低很多。同時CMOS芯片能將圖像信號放大器柜蜈、信號讀取電路仗谆、A/D轉換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊
芯片上淑履,只需一塊芯片就可以實現(xiàn)相機的的所有基本功能,集成度很高鳖谈,芯片級相機概念就是從這產生的。
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