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相机领域中CMOS与CCD的差别
相机领域中CMOS与CCD的差别

CMOS制作工艺也被利用于制作数码影像器材的感光元件(常见的有CCD和CMOS),尤其是片幅规格较大的单反数码相机••。再透过芯片上的模-数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数字信号输出••。

CMOS与CCD的差别:

1¶••⊿成像过程

CCD与CMOS图像传感器光电转换的原理雷同,他们最重要的差别在于信号的读出过程不同;由于CCD仅有一个(或少数几个)输出节点统一读出,其信号输出的一致性非常好;而CMOS芯片中,每个像素都有各自的信号放大器,各自进行电荷-电压的转换,其信号输出的一致性较差••。但是CCD为了读出整幅图像信号,请求输出放大器的信号带宽较宽,而在CMOS 芯片中,每个像元中的放大器的带宽请求较低,大大降低了芯片的功耗,这就是CMOS芯片功耗比CCD要低的重要原因••。尽管降低了功耗,但是数以百万的放大器的不一致性却带来了更高的固定噪声,这又是CMOS相对CCD的固有劣势••。

2¶••⊿集成性

从制作工艺的角度看,CCD中电路和器件是集成在半导体单晶材料上,工艺较复杂,世界上只有少数几家厂商能够生产CCD晶元,如DALSA¶••⊿SONY¶••⊿松下等••。CCD仅能输出模仿电信号,需要后续的地址译码器¶••⊿模仿转换器¶••⊿图像信号处理器处理,并且还需要供给三组不同电压的电源同步时钟把持电路,集成度非常低••。而CMOS是集成在被称作金属氧化物的半导体材料上,这种工艺与生产数以万计的盘算机芯片和存储设备等半导体集成电路的工艺雷同,因此生产CMOS的成本相对CCD低很多••。同时CMOS芯片能将图像信号放大器¶••⊿信号读取电路¶••⊿A/D转换电路¶••⊿图像信号处理器及把持器等集成到一块芯片上,只需一块芯片就可以实现相机的的所有基础功效,集成度很高,芯片级相机概念就是从这产生的••。随着CMOS成像技巧的不断发展,有越来越多的公司可以供给高品德的CMOS成像芯片,包含:Micron¶••⊿ CMOSIS¶••⊿Cypress等••。

3¶••⊿速度

CCD采用逐个光敏输出,只能按照规定的程序输出,速度较慢••。CMOS有多个电荷—电压转换器和行列开关把持,读出速度快很多,大部分500fps以上的高速相机都是CMOS相机••。此外CMOS 的地址选通开关可以随机采样,实现子窗口输出,在仅输出子窗口图像时可以获得更高的速度••。

4¶••⊿噪声

CCD技巧发展较早,比较成熟,采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS光电传感器有必定优势••。由于CMOS图像传感器集成度高,各元件¶••⊿电路之间距离很近,干扰比较严重,噪声对图像质量影响很大••。随着CMOS电路消噪技巧的不断发展,为生产高密度优质的CMOS图像传感器供给了良好的条件••。

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