談?wù)凜CD與CMOS的區別

我們在購買(mǎi)相機或是攝像機時(shí)，都會(huì )看到使用CMOS鏡頭或是CCD鏡頭，那么CCD與CMOS是什么意思呢，CCD與CMOS的區別是什么？首先，讓我們了解CCD與CMOS的意思。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

CCD


CCD使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線(xiàn)轉變成電荷，通過(guò)模數轉換器芯片轉換成數字信號，數字信號壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤(pán)卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，并借助于計算機的手段，根據和想像來(lái)修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬(wàn)像素為單位。當CCD表面受到光線(xiàn)照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì )將電荷反映在組件上，的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫(huà)面。

CCD和傳統底片相比，CCD 更接近于人眼對視覺(jué)的工作方式。只不過(guò)，人眼的視網(wǎng)膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺(jué)感應。 CCD長(cháng)達35年的發(fā)展，大致的形狀和運作方式都已經(jīng)定型。CCD 的組成主要是由一個(gè)類(lèi)似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線(xiàn)路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn) CCD 的公司分別為：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本廠(chǎng)商。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

目前主要有兩種類(lèi)型的CCD光敏元件，分別是線(xiàn)性CCD和矩陣性CCD。線(xiàn)性CCD用于高分辨率的靜態(tài)照相機，它每次只拍攝圖象的一條線(xiàn)，這與平板掃描儀掃描照片的方法。這種CCD精度高，速度慢，無(wú)法用來(lái)拍攝移動(dòng)的物體，也無(wú)法使用閃光燈。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

矩陣式CCD，它的每一個(gè)光敏元件代表圖象中的一個(gè)像素，當快門(mén)打開(kāi)時(shí)，整個(gè)圖象一次曝光。通常矩陣式CCD用來(lái)色彩的方法有兩種。一種是將彩色濾鏡嵌在CCD矩陣中，相近的像素使用不同顏色的濾鏡。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M兩種排列方式。這兩種排列方式成像的原理都是一樣的。在記錄照片的過(guò)程中，相機內部的微器從每個(gè)像素獲得信號，將相鄰的四個(gè)點(diǎn)合成為一個(gè)像素點(diǎn)。該方法允許瞬間曝光，微器能運算地非�？�。這大多數數碼相機CCD的成像原理。不是同點(diǎn)合成，其中包含著(zhù)數學(xué)計算，這種CCD最大的缺陷是所產(chǎn)生的圖象總是無(wú)法達到如刀刻般的銳利。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

CMOS
CMOS和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線(xiàn)變化的半導體。CMOS的制造技術(shù)和計算機芯片沒(méi)什么差別，主要是硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著(zhù)帶N（帶–電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個(gè)互補效應所產(chǎn)生的電流被芯片紀錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點(diǎn)太出現雜點(diǎn), 這主要是早期的設計使CMOS在快速變化的影像時(shí)，電流變化過(guò)于頻繁而會(huì )產(chǎn)生過(guò)熱的現象。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

除了CCD和CMOS之外，還有富士公司獨家推出的SUPER CCD，SUPER CCD并沒(méi)有采用常規正方形二極管，而是使用了一種八邊形的二極管，像素是以蜂窩狀形式排列，并且單位像素的面積要比傳統的CCD大。將像素旋轉45度排列的結果是可以縮小對圖像拍攝無(wú)用的多余空間，光線(xiàn)集中的效率比較高，效率之后使感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍都有所提高。
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傳統CCD中的每個(gè)像素由一個(gè)二極管、控制信號路徑和電量傳輸路徑組成。SUPER CCD采用蜂窩狀的八邊二極管，原有的控制信號路徑被取消了，只一個(gè)方向的電量傳輸路徑，感光二極管就有更多的空間。SUPER CCD在排列結構上比普通CCD要緊密，此外像素的率較高，也說(shuō)在同一尺寸下，SUPER CCD的感光二極管對光線(xiàn)的吸收程度也比較高，使感光度、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍都有所提高。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

那為什么SUPER CCD的輸出像素會(huì )比有效像素高呢？我們知道CCD對綠色不很敏感，是以G－B－R－G來(lái)合成。各個(gè)合成的像素點(diǎn)上有一部分真實(shí)像素點(diǎn)是共用，圖象質(zhì)量與理想有差距，這為什么高端專(zhuān)業(yè)級數碼相機使用3CCD分別感受RGB三色光的原因。而SUPER CCD通過(guò)改變像素的排列關(guān)系，做到了R、G、B像素相當，在合成像素時(shí)也是以三個(gè)為一組。傳統CCD是四個(gè)合成一個(gè)像素點(diǎn)，其實(shí)只要三個(gè)就行了，浪費了一個(gè)，而SUPER CCD就發(fā)現了這一點(diǎn)，只用三個(gè)就能合成一個(gè)像素點(diǎn)。也說(shuō)，CCD每4個(gè)點(diǎn)合成一個(gè)像素，每個(gè)點(diǎn)計算4次；SUPER CCD每3個(gè)點(diǎn)合成一個(gè)像素，每個(gè)點(diǎn)也是計算4次，SUPER CCD像素的率較傳統CCD高，生成的像素就多了。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

CCD與CMOS的區別
技術(shù)的角度比較，CCD與CMOS的區別有如下四個(gè)的不同： 
1.信息讀取方式


CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實(shí)施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個(gè)電路較為。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉換后直接產(chǎn)生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡(jiǎn)單。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

2.速度


CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢；而CMOS光電傳感器采集光信號的就可以取出電信號，還能各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

3.電源及耗電量


CCD電荷耦合器大多三組電源供電，耗電量較大；CMOS光電傳感器只需使用一個(gè)電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節能具有很大優(yōu)勢。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

4.成像質(zhì)量



CCD電荷耦合器制作技術(shù)起步早，技術(shù)成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量CMOS光電傳感器有優(yōu)勢。CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路距離很近，的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大，使CMOS光電傳感器很長(cháng)一段時(shí)間無(wú)法進(jìn)入實(shí)用。近年，隨著(zhù)CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了的條件。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

 
此外，CCD與CMOS兩種傳感器在“內部結構”和“外部結構”上都是不同的：
1.內部結構（傳感器本身的結構）
CCD的成像點(diǎn)為X－Y縱橫矩陣排列，每個(gè)成像點(diǎn)由一個(gè)光電二極管和其控制的一個(gè)鄰近電荷存儲區組成。光電二極管將光線(xiàn)（光量子）轉換為電荷（電子），聚集的電子數量與光線(xiàn)的強度成正比。在讀取這些電荷時(shí)，各行數據被移動(dòng)到垂直電荷傳輸方向的緩存器中。每行的電荷信息被連續讀出，再通過(guò)電荷/電壓轉換器和放大器傳感。這種構造產(chǎn)生的圖像具有低噪音、高性能的特點(diǎn)。但是生產(chǎn)CCD需采用時(shí)鐘信號、偏壓技術(shù)，整個(gè)構造，增大了耗電量，也了成本。
CMOS傳感器周?chē)�的電子器件，如數字邏輯電路、時(shí)鐘驅動(dòng)器以及模/數轉換器等，可在同一加工程序中得以集成。CMOS傳感器的構造如同一個(gè)存儲器，每個(gè)成像點(diǎn)包含一個(gè)光電二極管、一個(gè)電荷/電壓轉換單元、一個(gè)重新設置和選擇晶體管，以及一個(gè)放大器，覆蓋在整個(gè)傳感器上的是金屬互連器（計時(shí)應用和讀取信號）以及縱向排列的輸出信號互連器，它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的X－Y尋址技術(shù)讀取信號。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

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2.外部結構（傳感器在產(chǎn)品上的應用結構）
CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢；而CMOS光電傳感器采集光信號的就可以取出電信號，還能各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快。    <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

CMOS光電傳感器的加工采用半導體廠(chǎng)家生產(chǎn)集成電路的流程，可以將數字相機的部件集成到一塊芯片上，如光敏元件、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換器、圖像信號器及控制器等，都可集成到一塊芯片上，還具有附加DRAM的優(yōu)點(diǎn)。只一個(gè)芯片就可以實(shí)現功能，采用CMOS芯片的光電圖像轉換系統的整體成本很低。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

CCD和CMOS在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱(chēng)做金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒(méi)有本質(zhì)的區別。CCD只有少數幾個(gè)廠(chǎng)商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且CCD制造工藝較，采用CCD的攝像頭價(jià)格都會(huì )比較貴。事實(shí)上技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，攝像頭生產(chǎn)廠(chǎng)商采用的CMOS感光元件。成像：在像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性，對實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，自身物理特性的原因，CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有距離的。但低廉的價(jià)格以及高度的整合性，在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應用。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

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總結：
CMOS結構簡(jiǎn)單，與現有的大規模集成電路生產(chǎn)工藝，從而生產(chǎn)成本可以降低。從原理上，CMOS的信號是以點(diǎn)為單位的電荷信號，而CCD是以行為單位的電流信號，前者更為敏感，速度也更快，更為省電�，F在高級的CMOS并不比CCD差，但是CMOS工藝還不是十分成熟，普通的 CMOS 分辨率低而成像較差。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

目前的是，許多低檔入門(mén)型的數碼相機使用廉價(jià)的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、高級型及專(zhuān)業(yè)型數碼相機使用不同檔次的CCD，個(gè)別專(zhuān)業(yè)型或準專(zhuān)業(yè)型數碼相機使用高級的CMOS芯片。代表成像技術(shù)未來(lái)發(fā)展的X3芯片也是一種CMOS芯片。CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但而言，普及型的數碼相機中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

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由兩種感光器件的工作原理可以看出，CCD(電荷藕合器件圖像傳感器：Charge Coupled Device），它的優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，但是制造工藝，只有少數的廠(chǎng)商掌握，導致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。 在分辨率下，CMOS(互補性氧化金屬半導體：Complementary Metal-Oxide Semiconductor）價(jià)格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD要低。到目前為止，市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD感應器；CMOS感應器則低端產(chǎn)品應用于攝像頭上，若有哪家攝像頭廠(chǎng)商生產(chǎn)的攝像頭使用CCD感應器，廠(chǎng)商會(huì )不遺余力地以其賣(mài)點(diǎn)大肆宣傳，甚至冠以“數碼相機”之名。一時(shí)間，是否具有CCD感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

CMOS針對CCD最主要的優(yōu)勢非常省電，不像由二極管組成的CCD，CMOS 電路幾乎沒(méi)有靜態(tài)電量消耗，只有在電路接通時(shí)才有電量的消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右，這有助于改善人們心目中數碼相機是"電老虎"的不良印象。CMOS主要問(wèn)題是在快速變化的影像時(shí)，電流變化過(guò)于頻繁而過(guò)熱。暗電流抑制得好就問(wèn)題不大，抑制得不好就十分出現雜點(diǎn)。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�

此外，CMOS與CCD的圖像數據掃描方法有很大的差別。例如，分辨率為300萬(wàn)像素，那么CCD傳感器可連續掃描300萬(wàn)個(gè)電荷，掃描的方法非常簡(jiǎn)單，就好像把水桶從一個(gè)人傳給另一個(gè)人，并且只有在最后一個(gè)數據掃描完成之后才能將信號放大。CMOS傳感器的每個(gè)像素都有一個(gè)將電荷轉化為電子信號的放大器。，CMOS傳感器可以在每個(gè)像素基礎上進(jìn)行信號放大，采用這種方法可節省無(wú)效的傳輸操作，只需少量能量消耗就可以進(jìn)行快速數據掃描，噪音也有所降低。這佳能的像素內電荷轉送技術(shù)。   <<版權聲明：本文由容源電子網(wǎng)（0u2438cq.cn）整理提供，部分內容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )，如有侵犯到你的權利請與我們聯(lián)系更正�！�