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相機(jī)中CCD和CMOS差異在這幾個(gè)方面 ccdcmos是什么意思

CCD 與CMOS傳感器是當(dāng)前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(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同 。
如下圖所示,CCD 傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)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(jìn)行放大輸出;而在 CMOS 傳感器中,每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及 A/D 轉(zhuǎn)換電路,用類(lèi)似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出 。

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左圖為 CCD 傳感器的結(jié)構(gòu),右圖為 CMOS 傳感器的結(jié)構(gòu)
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(shí)不會(huì)失真,因此各個(gè)象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理;而 CMOS 工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲,因此,必須先放大,再整合各個(gè)象素的數(shù)據(jù) 。

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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(yīng)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(gè)象素由四個(gè)晶體管與一個(gè)感光二極管構(gòu)成(含放大器與 A/D 轉(zhuǎn)換電路),使得每個(gè)象素的感光區(qū)域遠(yuǎn)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(dǎo)體電路最常用的 CMOS 工藝,可以輕易地將周邊電路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(gè)象素不能運(yùn)行,就會(huì)導(dǎo)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(yàn)的廠商也很難在產(chǎn)品問(wèn)世的半年內(nèi)突破 50%的水平,因此,CCD 傳感器的成本會(huì)高于 CMOS 傳感器 。
3.分辨率差異:CMOS 傳感器的每個(gè)象素都比 CCD 傳感器復(fù)雜,其象素尺寸很難達(dá)到 CCD 傳感器的水平,因此,當(dāng)我們比較相同尺寸的 CCD 與 CMOS 傳感器時(shí),CCD 傳感器的分辨率通常會(huì)優(yōu)于 CMOS 傳感器的水平 。
4.噪聲差異:由于 CMOS 傳感器的每個(gè)感光二極管都需搭配一個(gè)放大器,而放大器屬于模擬電路,很難讓每個(gè)放大器所得到的結(jié)果保持一致,因此與只有一個(gè)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(huì)增加很多,影響圖像品質(zhì) 。
【相機(jī)中CCD和CMOS差異在這幾個(gè)方面 ccdcmos是什么意思】
相機(jī)中CCD和CMOS差異在這幾個(gè)方面 ccdcmos是什么意思


5.功耗差異:CMOS 傳感器的圖像采集方式為主動(dòng)式,感光二極管所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由晶體管放大輸出,但 CCD 傳感器為被動(dòng)式采集,需外加電壓讓每個(gè) 象素中的電荷移動(dòng),而此外加電壓通常需要達(dá)到 12-18V;因此,CCD 傳感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外(需外加 power IC),高驅(qū)動(dòng)電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于 CMOS 傳感器的水平 。
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(diǎn) 。

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