CCD與
CMOS傳感器是當(dāng)前被普遍采用的兩種圖像傳感器,兩者都是利用感光
二極管(photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。
IJL^dXCu x3:ZB 如下圖所示,CCD傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中,由最底端部分輸出,再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出;而在CMOS傳感器中,每個象素都會鄰接一個放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路,用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。造成這種差異的原因在于:CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時不會失真,因此各個象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理;而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長時會產(chǎn)生噪聲,因此,必須先放大,再整合各個象素的數(shù)據(jù)。
v=8~ZDY z.Ve#~\ 上圖為CCD傳感器的結(jié)構(gòu),右圖為CMOS傳感器的結(jié)構(gòu)
+4p2KYO ?Mgt5by 由于數(shù)據(jù)傳送方式不同,因此CCD與CMOS傳感器在效能與應(yīng)用上也有諸多差異,這些差異包括:
F~11 _ i&AXPq>` 1. 靈敏度差異:由于CMOS傳感器的每個象素由四個
晶體管與一個感光二極管構(gòu)成(含放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路),使得每個象素的感光區(qū)域遠(yuǎn)小于象素本身的表面積,因此在象素尺寸相同的情況下,CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。
Rqv+N] j$JV(fz 2. 成本差異:由于CMOS傳感器采用一般
半導(dǎo)體電路最常用的CMOS工藝,可以輕易地將周邊電路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到傳感器
芯片中,因此可以節(jié)省外圍芯片的成本;除此之外,由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數(shù)據(jù),只要其中有一個象素不能運(yùn)行,就會導(dǎo)致一整排的數(shù)據(jù)不能傳送,因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多,即使有經(jīng)驗(yàn)的廠商也很難在產(chǎn)品問世的半年內(nèi)突破 50%的水平,因此,CCD傳感器的成本會高于CMOS傳感器。
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分辨率差異:如上所述,CMOS傳感器的每個象素都比CCD傳感器復(fù)雜,其象素尺寸很難達(dá)到CCD傳感器的水平,因此,當(dāng)我們比較相同尺寸的CCD與CMOS傳感器時,CCD傳感器的分辨率通常會優(yōu)于CMOS傳感器的水平。例如,目前市面上CMOS傳感器最高可達(dá)到210萬象素的水平(OmniVision的 OV2610,2002年6月推出),其尺寸為1/2英寸,象素尺寸為4.25μm,但Sony在2002年12月推出了ICX452,其尺寸與 OV2610相差不多(1/1.8英寸),但分辨率卻能高達(dá)513萬象素,象素尺寸也只有2.78mm的水平。