數(shù)碼相機(jī)cmos與ccd技術(shù)性能對比

1、圖像傳感器CMOS與CCD技術(shù)性能對比20110620CBSi中國類型:轉(zhuǎn)載來源:CBSi中國PChome作者:陸里進(jìn)責(zé)編:陸里進(jìn)[評(píng)論3條]目前，市場上應(yīng)用的固體圖像傳感器主要有CCD與CMOS兩種。本文從技術(shù)性能的角度將兩者作比較。固體圖像傳感器(也稱固體光電成像器件)有CCD與CMOS兩種。CCD是“電荷耦合器件”(geCoupledDevice)的簡稱，而CMOS是“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”(ComplementaryMetalO

2、xideSemiconduct)的簡稱。CCD是1970年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的WBBoyle和GESmith等人發(fā)明的，從而揭開了電荷傳輸器件的序幕。此后，人們利用這一技術(shù)制造了攝像機(jī)與數(shù)碼相機(jī)，將圖像處理行業(yè)推進(jìn)到一個(gè)全新領(lǐng)域。CCD是一種用于捕捉圖像的感光半導(dǎo)體芯片，廣泛運(yùn)用于掃描儀、復(fù)印機(jī)、攝像機(jī)及無膠片相機(jī)等設(shè)備。作為相機(jī)，與膠卷的原理相似，光學(xué)圖像(即實(shí)際場景)穿過鏡頭投射到CCD上。但與膠卷不同的是CCD沒有“曝光”能力，也沒有

3、能力記錄和存貯圖像數(shù)據(jù)，而是將圖像數(shù)據(jù)不停留地送入一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器與存貯設(shè)備，但可重復(fù)拍攝和即時(shí)調(diào)整，其影像可無限次復(fù)制而不降低質(zhì)量，也方便永久保存。CMOS本來是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的一種重要芯片，它可保存系統(tǒng)引導(dǎo)所需的大量資料。在20世紀(jì)70年代初，有人發(fā)現(xiàn)，將CMOS引入半導(dǎo)體光敏二極管后也可作為一種感光傳感器，但在分辨率、噪聲、功耗和成像質(zhì)量等方面都比當(dāng)時(shí)的CCD差，因而未獲得發(fā)展。隨著CMOS工藝技術(shù)的發(fā)展，采用標(biāo)準(zhǔn)的CMO

4、S工藝能生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本的CMOS成像器件。這種器件便于大規(guī)模生產(chǎn)、其功耗低與成本低廉的特性都是商家們夢寐以求的。如今，CCD與CMOS兩者共存，CCD暫時(shí)還是“主流”，但CMOS將取代CCD而成為圖像傳感器的主流。信息讀取方式的對比信息讀取方式的對比CCD光電成像器件存貯的電荷信息，需要在二相或三相或四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)脈沖的控制下，一位一位地實(shí)施轉(zhuǎn)移后逐行順序讀取。而CMOS光電成像器件的光學(xué)圖像信息經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生電流或電壓信號(hào)，這個(gè)電

5、信號(hào)不需要像CCD那樣逐行讀取，而是從CMOS晶體管開關(guān)陣列中直接讀取的，可增加取像的靈活性。而CCD絕無此功能。圖像傳感器是組成數(shù)字?jǐn)z像頭的重要組成部分，根據(jù)元件不同分為CCD（geCoupledDevice，電荷耦合元件）和CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconduct，金屬氧化物半導(dǎo)體元件）。CCD是應(yīng)用在攝影攝像方面的高端技術(shù)元件，CMOS則應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中，它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本較CCD更

6、低，功耗也低得多，這也是市場很多采用USB接口的產(chǎn)品無須外接電源且價(jià)格便宜的原因。盡管在技術(shù)上有較大的不同，但CCD和CMOS兩者性能差距不是很大，只是CMOS攝像頭對光源的要求要高一些，但現(xiàn)在該問題已經(jīng)基本得到解決。目前CCD元件的尺寸多為13英寸或者14英寸，在相同的分辨率下，宜選擇元件尺寸較大的為好。圖像傳感器屬于光電產(chǎn)業(yè)里的光電元件類，隨著數(shù)碼技術(shù)、半導(dǎo)體制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，目前市場和業(yè)界都面臨著跨越各平臺(tái)的視訊、影音、

7、通訊大整合時(shí)代的到來，勾劃著未來人類的日常生活的美景。以其在日常生活中的應(yīng)用，無疑要屬數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品，其發(fā)展速度可以用日新月異來形容。短短的幾年，數(shù)碼相機(jī)就由幾十萬像素，發(fā)展到４００、５００萬像素甚至更高。不僅在發(fā)達(dá)的歐美國家，數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)占有很大的市場，就是在發(fā)展中的中國，數(shù)碼相機(jī)的市場也在以驚人的速度在增長，因此，其關(guān)鍵零部件——圖像傳感器產(chǎn)品就成為當(dāng)前以及未來業(yè)界關(guān)注的對象，吸引著眾多廠商投入。以產(chǎn)品類別區(qū)分，圖像傳感器產(chǎn)品主要分為

8、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ以及ＣＩＳ傳感器三種。本文將主要簡介ＣＣＤ以及ＣＭＯＳ傳感器的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。一、ＣＣＤ圖像傳感器ＣＣＤ（gedCoupledDevice）于１９６９年在貝爾試驗(yàn)室研制成功，之后由日商等公司開始量產(chǎn)，其發(fā)展歷程已經(jīng)將近３０多年，從初期的１０多萬像素已經(jīng)發(fā)展至目前主流應(yīng)用的５００萬像素。ＣＣＤ又可分為線型（Linear）與面型（Area）兩種，其中線型應(yīng)用于影像掃瞄器及傳真機(jī)上，而面型主要應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)（DSC）、攝錄

9、影機(jī)、監(jiān)視攝影機(jī)等多項(xiàng)影像輸入產(chǎn)品上。一般認(rèn)為，ＣＣＤ傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)：1.高解析度（HighResolution）：像點(diǎn)的大小為μm級(jí)，可感測及識(shí)別精細(xì)物體，提高影像品質(zhì)。從早期1寸、12寸、23寸、14寸到最近推出的19寸，像素?cái)?shù)目從初期的10多萬增加到現(xiàn)在的400～500萬像素；2.低雜訊（LowNoise）高敏感度：ＣＣＤ具有很低的讀出雜訊和暗電流雜訊，因此提高了信噪比（SNR），同時(shí)又具高敏感度，很低光度的入射光也能偵測到，其