数码相机cmosccd有什么区别?



				
				
开开`心心
23865 次浏览 2024-05-24 提问
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最新回答 (3条回答)

2024-05-26 19:18:14 回答

数码相机CCD和CMOS的区别
  有鉴于许多网友询问  CCD  与  CMOS  的主要差别。我们暂时撇开复杂的技术文字,透过简单的比较来看这两种不同类型,作用相同的影像感光元件。
  不管,CCD  或  CMOS,基本上两者都是利用矽感光二极体(photodiode)进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”电子计算机的“太阳能电池”效应相近,光线越强、电力越强;反之,光线越弱、电力也越弱的道理,将光影像转换为电子数字信号。
  比较  CCD  和  CMOS  的结构,ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说,按我们在上一讲“CCD  感光元件的工作原理(上)”中所提之内容。CCD每曝光一次,在快门关闭后进行像素转移处理,将每一行中每一个像素(pixel)的电荷信号依序传入“缓冲器”中,由底端的线路引导输出至  CCD  旁的放大器进行放大,再串联  ADC  输出;相对地,CMOS  的设计中每个像素旁就直接连着  ADC(放大兼类比数字信号转换器),讯号直接放大并转换成数字信号。
  两者优缺点的比较
  CCD  CMOS
  设计  单一感光器  感光器连接放大器
  灵敏度  同样面积下高  感光开口小,灵敏度低
  成本  线路品质影响程度高,成本高  CMOS整合集成,成本低
  解析度  连接复杂度低,解析度高  低,新技术高
  噪点比  单一放大,噪点低  百万放大,噪点高
  功耗比  需外加电压,功耗高  直接放大,功耗低
  由于构造上的基本差异,我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计),透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理,可以保持资料的完整性;CMOS的制程较简单,没有专属通道的设计,因此必须先行放大再整合各个像素的资料。
  整体来说,CCD  与  CMOS  两种设计的应用,反应在成像效果上,形成包括  ISO  感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等,不同类型的差异:
  ISO  感光度差异:由于  CMOS  每个像素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此  相同像素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。
  成本差异:CMOS  应用半导体工业常用的  MOS制程,可以一次整合全部周边设施于单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本  和良率的损失;相对地  CCD  采用电荷传递的方式输出资讯,必须另辟传输通道,如果通道中有一个像素故障(Fail),就会导致一整排的  讯号壅塞,无法传递,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟传输通道和外加  ADC  等周边,CCD的制造成本相对高于CMOS。
  解析度差异:在第一点“感光度差异”中,由于  CMOS  每个像素的结构比  CCD  复杂,其感光开口不及CCD大,  相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过,如果跳脱尺寸限制,目前业界的CMOS  感光原件已经可达到1400万  像素  /  全片幅的设计,CMOS  技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难,特别是全片幅  24mm-by-36mm  这样的大小。
  噪点差异:由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个  ADC  放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的  ADC  放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的CCD,CMOS最终计算出的噪点就比较多。
  耗电量差异:CMOS的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出;但CCD却为被动式,  必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特(V)以上的水平,因此  CCD  还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使  CCD  的电量远高于CMOS。
  尽管  CCD  在影像品质等各方面均优于CMOS,但不可否认的CMOS具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。  由于数码影像的需求热烈,CMOS的低成本和稳定供货,成为厂商的最爱,也因此其制造技术不断地改良更新,使得  CCD  与  CMOS  两者的差异逐渐缩小  。新一代的CCD朝向耗电量减少作为改进目标,以期进入照相手机的行动通讯市场;CMOS系列,则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合,藉由后续的影像处理修正噪点以及画质表现,  特别是  Canon  系列的  EOS  D30  、EOS  300D  的成功,足见高速影像处理晶片已经可以胜任高像素  CMOS  所产生的影像处理时间与能力的缩短;另外,大尺寸全片幅则以  Kodak  DCS  Pro14n、DCS  Pro/n、DCS  Pro/c  这一系列的数码机身为号召,CMOS未来跨足高阶的影像市场产品,前景可期。

2024-05-26 19:18:14 回答

由于数据传送方式不同,因此CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异,这些差异包括:
1.  灵敏度差异:由于CMOS传感器的每个象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),使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积,因此在象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,只要其中有一个象素不能运行,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传感器的每个象素都比CCD传感器复杂,其象素尺寸很难达到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210万象素的水平(OmniVision的  OV2610,2002年6月推出),其尺寸为1/2英寸,象素尺寸为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513万象素,象素尺寸也只有2.78mm的水平。

2024-05-26 19:18:14 回答

CCD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

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