相机到底是CCD传感器好还是CMOS传感器好?

相机到底是CCD传感器好还是CMOS传感器好?,第1张

以传统观点来说,CCD比CMOS的信号采集能力更强、噪音更低,但技术要求很高。

1.从原理上,CMOS的信号是以点为单位的电荷信号,而CCD是以行为单位的电流信号,前者更为敏感,速度也更快,更为省电。现在高级的CMOS并不比一般CCD差,但是CMOS工艺还不是十分成熟,普通的CMOS一般分辨率低而成像较差。

2.就画质来说,CCD在低ISO时色彩艳丽和画面细腻;在相同低ISO下,肯定是CCD画质好。CMOS在信号采集A/D转换速度上也快很多;由于IC工艺和体系结构不同,CMOS更可靠且CMOS良品率高制造成本低。

3.如果卡片机采用CMOS,尽管成本会更低,但是在面积如此小的传感器上,在色彩艳丽和画质细腻方面要达到CCD的水平还有不小的距离,所以卡片机大都采用CCD。与此相反的,单反相机由于对降噪和连拍速度的追求,一般都采用CMOS传感器。

CCD,是英文ChargeCoupledDevice即电荷耦合器件的缩写,它是一种特殊半导体器件

COMS,Comple-mentaryMetal-Oxicle-Semiconductor,中文译为"互补金属氧化物半导体";

目前的情况是,许多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯片,成像质量比较差。普及型、高级型及专业型数码相机使用不同档次的CCD,个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。

ccd和cmos区别:

1、灵敏度差异:由于CMOS传感器的每个像素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路),使得每个像素的感光区域远小于像素本身的表面积,因此在像素尺寸相同的情况下,CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。

2、成本差异:由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺,可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到传感器芯片中,因此可以节省外围芯片的成本。

除此之外,由于CCD采用电荷传递的方式传送数据,只要其中有一个像素不能运行,就会导致一整排的数据不能传送,因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多,即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破 50%的水平,因此,CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。

3、分辨率差异:如上所述,CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂,其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平,因此,当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时,CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。

例如,目前市面上CMOS传感器最高可达到210万像素的水平(OmniVision的 OV2610,2002年6月推出),其尺寸为1/2英寸,像素尺寸为4.25μm,但Sony在2002年12月推出了ICX452,其尺寸与 OV2610相差不多(1/1.8英寸),但分辨率却能高达513万像素,像素尺寸也只有2.78mm的水平。

4、噪声差异:由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器,而放大器属于模拟电路,很难让每个放大器所得到的结果保持一致,因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比,CMOS传感器的噪声就会增加很多,影响图像品质。

5、功耗差异:CMOS传感器的图像采集方式为主动式,感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出,但CCD传感器为被动式采集,需外加电压让每个象素中的电荷移动,而此外加电压通常需要达到12~18V。

因此,CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加 Power IC),高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。举例来说,OmniVision近期推出的OV7640(1/4英寸、VGA),在 30 fps的速度下运行,功耗仅为40mW。

而致力于低功耗CCD传感器的Sanyo公司去年推出了1/7英寸、CIF等级的产品,其功耗却仍保持在90mW 以上,虽然该公司近期将推出35mW的新产品,但仍与CMOS传感器存在差距,且仍处于样品阶段。

CCD与CMOS图像传感器各自的特点:

CCD图像传感器作为摄像器件,与摄像管相比,具有有体积小、重量轻、功耗小、寿命长、工作电压低、灵敏度高、分辨率高、动态范围宽、光敏元的几何精度高、光谱响应范围宽、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场干扰等一系列优点。

与CCD相比,CMOS具有体积小、耗电量低、售价较低的优点。与CCD产品相比,CMOS是标准工艺制程,可利用现有的半导体设备,不需额外的投资设备,且品质可随着半导体技术的提升而进步。值得注意的是,全球晶圆厂的CMOS生产线较多,量产时也有利于成本的降低。


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