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          CCD傳感器與CMOS傳感器區(qū)別在哪里

          作者: 時間:2012-06-26 來源:網(wǎng)絡 收藏

          針對最主要的優(yōu)勢就是非常省電,不像由二極管組成的, 電路幾乎沒有靜態(tài)電量消耗,只有在電路接通時才有電量的消耗。這就使得的耗電量只有普通的1/3左右,這有助于改善人們心目中數(shù)碼相機是“ 電老虎”的不良印象。CMOS主要問題是在處理CCD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(xiàn)雜點。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/160374.htm

          此外,CMOS與CCD的圖像數(shù)據(jù)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可連續(xù)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(shù)據(jù)掃描完成之后才能將信號放大。CMOS的每個像素都有一個將電荷轉(zhuǎn)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(jié)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(shù)據(jù)掃描,同時噪音也有所降低。這就是佳能的像素內(nèi)電荷完全轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換,將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù),而其主要差異是數(shù)字數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中,由最底端部分輸出,再經(jīng)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(zhuǎn)換電路,用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。

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

          由于數(shù)據(jù)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(gòu)成(含放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路),使得每個象素的感光區(qū)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(jié)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(shù)據(jù),只要其中有一個象素不能運行,就會導致一整排的數(shù)據(jù)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(jīng)驗的廠商也很難在產(chǎn)品問世的半年內(nèi)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(yōu)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(jié)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(zhì)。

          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(chǎn)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(qū)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(chǎn)品,其功耗卻仍保持在90mW 以上。因此CCD發(fā)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(yōu)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(tài)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(yè)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(chǎn)品。



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