CCD傳感器與CMOS傳感器在結(jié)構(gòu),性能和技術(shù)上有所不同。在這里,我將對兩者進(jìn)行簡單的比較,以便大多數(shù)讀者可以對CCD和CMOS有所了解。
CCD和CMOS傳感器是當(dāng)前最常用的數(shù)字圖像傳感器,廣泛用于數(shù)碼相機(jī),數(shù)碼攝像機(jī),照相手機(jī),照相機(jī)和其他產(chǎn)品中。兩者在結(jié)構(gòu),性能和技術(shù)上都不相同。在這里,我將對兩者進(jìn)行簡單的比較,以便讀者可以對CCD和CMOS有所了解,并且在購買相關(guān)產(chǎn)品時(shí)也可以這樣做。心里知道。
一,CCD傳感器與CMOS傳感器的性能比較
ISO感光度:由于CMOS的每個(gè)像素均由四個(gè)晶體管和一個(gè)光電二極管組成,因此它還包含放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。太多的附加設(shè)備會減少單個(gè)像素的感光區(qū)域的表面積,因此在相同像素,相同尺寸的情況下,CMOS的感光度將低于CCD。
分辨率:由于CMOS傳感器的每個(gè)像素都比CCD傳感器復(fù)雜,因此其像素大小很難達(dá)到CCD傳感器的水平。因此,當(dāng)我們比較相同尺寸的CCD和CMOS時(shí),CCD傳感器的分辨率通常要優(yōu)于CMOS傳感器。
噪聲:由于CMOS的每個(gè)光電二極管都需要配備一個(gè)放大器,因此,如果以百萬像素為單位,則需要超過一百萬個(gè)放大器。該放大器是一個(gè)模擬電路,很難使每個(gè)放大器獲得的結(jié)果保持一致。因此,與僅在芯片邊緣放置一個(gè)放大器的CCD傳感器相比,CMOS傳感器的噪聲會增加很多,從而影響圖像質(zhì)量。
功耗:CMOS傳感器的圖像獲取方法已激活,光電二極管產(chǎn)生的電荷將被直接放大并由其旁邊的晶體管輸出;CCD傳感器為被動(dòng)采集時(shí),必須施加電壓以使每個(gè)像素中的電荷移動(dòng)到傳輸通道。施加的電壓通常需要12?18V,因此CCD必須具有更精確的電源電路設(shè)計(jì)和耐壓性。高驅(qū)動(dòng)電壓使CCD的功耗大大高于CMOS的功耗。CMOS的功耗僅為CCD的1/8至1/10。
成本:由于CMOS傳感器在一般的半導(dǎo)體電路中使用最常用的CMOS工藝,因此外圍電路(例如AGC,CDS,定時(shí)發(fā)生器或DSP等)可以輕松集成到傳感器芯片中,因此可以降低外圍芯片的成本被保存;而CCD使用電荷轉(zhuǎn)移的方法轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。只要不能操作像素之一,就不能傳輸整行數(shù)據(jù)。因此,與CMOS傳感器相比,控制CCD傳感器的成品率要困難得多,即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的制造商也很難推出產(chǎn)品。因此,在半年之內(nèi)突破50%的水平,CCD傳感器的制造成本將高于CMOS傳感器。
二,CCD傳感器的特點(diǎn)
?、僬{(diào)制傳遞函數(shù)MTF特性:固態(tài)圖像傳感器由像素矩陣和相應(yīng)的傳遞部分組成。盡管已將固態(tài)像素做得很小,并且它們的間隔也很小,但這仍然是識別微小圖像或再現(xiàn)圖像微小部分的主要障礙。
?、谳敵鲲柡吞匦裕寒?dāng)超過飽和曝光的強(qiáng)光圖像照射在圖像傳感器上時(shí),傳感器的輸出電壓將飽和。這種現(xiàn)象稱為輸出飽和特性。輸出飽和現(xiàn)象的根本原因是光電二極管或MOS電容器只能產(chǎn)生并積累一定限度的光生信號電荷。
?、郯递敵鎏匦裕喊递敵鲆卜Q為無照明輸出,是指暗淡的圖像
當(dāng)CCD傳感器信號點(diǎn)亮?xí)r,傳感器仍具有輸出較小的特性,并且輸出來自暗(未點(diǎn)亮)電流。
?、莒`敏度:單位輻照度產(chǎn)生的輸出光電流表示固態(tài)圖像傳感器的靈敏度,這主要與固態(tài)圖像傳感器的像素大小有關(guān)。
?、奚ⅲ猴柡推毓庖陨系倪^亮光圖像會在像素中生成并積累過飽和的信號電荷。此時(shí),過飽和電荷將從一個(gè)像素的勢阱通過基板擴(kuò)散到相鄰像素的勢阱。這樣,再現(xiàn)圖像中不應(yīng)顯示一定亮度的部分將顯示亮度。這種情況稱為分散現(xiàn)象。
?、逇埾瘢涸趻呙枘硞€(gè)像素并讀出其信號電荷后,將下一次掃描后的讀出信號仍受上次信號電荷影響的現(xiàn)象稱為殘像。
?、叩刃г肼暠┞叮喊递敵觯妷海┑刃r(shí)的暴露稱為傳感器的等效噪聲暴露。