浅谈CCD和CMOS的区别

1、浅谈ccd和cmos的区别日期：2005-2-25 18:31:59 人气： 15716 大中小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 单的比较來看这两种不同类型，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休（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

2、（上）”中所提之内容。ccd每曝光一次，存快门关闭 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。single pixel elementto image processing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

3、单一放人，噪点低 白万放人，噪点高功耗比需外加电压，功耗高直接放人，功耗低由于构造上的基木差异，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人器上再 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、制造成木、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异:iso感光度差异:rh于cmos每个像索包含了放人器与a/d转换电路，过多的额外 设备压缩小-像素的感光区域的表面积

4、，因此相同像素下，同样大小z感光器尺寸，cmos 的感光度会低于ccdo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 小晶片中，节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失；相对地ccd釆用电荷传递的方 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 讯号乘塞，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cmoso解析度差异：在第一点“感光度差异''屮，由于cmos每个像素的结构比ccd复杂， 其感光开口不及ccd人，相对比较相同尺寸的ccd与cmos感光器

5、时，ccd感光器的 解析度通常会优于cmoso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人尺寸感光原件 制造上的困难，特别是全片幅24mm-by-36mm这样的人小。噪点差异：由于cmos每个感光二极体旁都搭配一个adc放大器，如果以百力像索 计，那么就需要白万个以上的adc放人器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放人器 或多或少都有些微的差异存在，很难达到放人同步的效果，对比单一个放人器的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

6、由旁边的电晶体做放人输出；但ccd却为被动式，必须外加电压让每个像索屮的电荷移 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还必须要冇 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cmoso尽管ccd在影像品质等各方而均优于cmos,但不可否认的cmos具有低成本、低 耗电以及高幣合度的特性。由于数码影像的需求热烈，cmos的低成本和稳定供货，成为 厂一商的授爱，也因此其制造技术不断地改良更新，使得ccd少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所产牛