CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器,两者都是利用感光二极管进行光电转换,将图像转换为数字数据,而其主要差异是数字数据传送的方式不同。一般而言普通的数码相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些。
CCD优缺点:功耗小,工作电压低;抗冲击与震动,性能稳定,寿命长;灵敏度高,噪声低,动态范围大;响应速度快,有自扫描功能,图像畸变小,无残像;应用超大规模集成电路工艺技术生产,像素集成度高,尺寸精确,商品化生产成本低。
CMOS优缺点:传感器的灵敏度,噪声和暗电流性能远远低于CCD传感器。CMOS传感器不需要复杂的外部时钟驱动器电子器件,可产生精确的电压和波形,以在传感器周围移动电荷。它们不需要复杂的外部读出电子器件,双相关采样器和A/D转换器。读出所需的所有电子元件都内置于传感器中。
单芯片只需要干净的电源即可提供良好的图像,并可直接以数字方式读出。这就是CMOS传感器在成本方面具有很大优势的原因。器件简介CCD传感器又叫电荷耦合器,它是一种特殊的半导体材料,由大量独立的感光二极管组成,一般按照矩阵形式排列。
目前,CCD的种类有很多,其中面阵型CCD是主要应用在数码相机中。它是由许多单个感光二极管组成的阵列,整体呈正方形,然后像砌砖一样将这些感光二极管砌成阵列来组成可以输出一定解析度图像的CCD传感器。从功能上来说,CCD感光元件在某种程度的相当于传统相机的胶卷。
从消费者选择的角度来说,CCD感光元件当然是越大越好。
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。
一、CCD和CMOS的区别:含义不同,制造不同。含义不同:CCD是目前比较成熟的成像器件,CMOS被看作未来的成像器件。
制造不同:CD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上,而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上,工作原理没有本质的区别。
CCD只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且CCD制造工艺较复杂,采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。二、优点:1、允许的电源电压范围宽,方便电源电路的设计。2、逻辑摆幅大,使电路抗干扰能力强。
3、静态功耗低。4、隔离栅结构使cmos期间的输入电阻极大,从而使cmos期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。成本CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少,所以很多摄像头生产厂商采用的CMOS感光元件。
成像方面:在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光也都不太好,由于自身物理特性的原因,CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。
CCD使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。
当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。
例如Regem Marr 研祥金码R-3000系列结构紧凑,部署简单,集成百万像素Sensor和高性能处理芯片,具备超强运算能力,可稳定读取高速移动中的条码。CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带_电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。