CCD与CMOS图像传感器的比较

1、毕 业 论 文学生姓名学生姓名学院学院 专专 业业光信息科学与技术题题 目目CCD 与 CMOS 图像传感器的比较指导教师指导教师2013年5月 1摘摘 要要： CCD 和 CMOS 图像传感器技术日趋成熟，目前已经广泛应用于数码照相机、摄像机，机器人视觉系统等成像装置上。本文分别对两类图像传感器 CCD 和 CMOS 进行了系统的分析和研究。由于 CCD 与 CMOS 图像传感器结构、性能和制造工艺不同，它们拥有各自的优点和缺陷，文章通过对 CMOS 与 CCD 的结构特点，包括灵敏度和分辨率等性能参数进行比较找出两者的异同,介绍了两者在各个领域的实际应用情况，并对 CCD 和 CMOS发展

2、趋势和应用前景做出了展望。关关键键词词：CCD， CMOS，图像传感器，灵敏度，分辨率2Abstract：The technology of CCD and CMOS image sensor is becoming more and more mature. It has been widely used in digital cameras, the vision system device of imaging robot and so on. Two kinds of image sensor CCD and CMOS are analyzed and studied systemat

3、ically in this paper. Because of the differences in structure, the properties and the manufacturing process, CCD and CMOS image sensor have their own advantages and disadvantages. The structure feature and other performance parameters including sensitivity and resolving capability are compared to fi

4、nd out the similarities and differences between CMOS and CCD. Futher more, the practical application of CCD and CMOS in various fields, the trend of their development and the prospect of their application are also introduced in this paper.Keywords: CCD, CMOS, image sensor, sensitivity, resolving cap

5、ability3目目 录录1 引言 .42 CCD 和 CMOS 图像传感器的基本原理.42.1 CCD 图像传感器的工作原理.42.2 CCD 图像传感器的类型.62.3 CMOS 图像传感器的工作原理.72.4 本章小结 .83 CCD 和 CMOS 图像传感器的比较.83.1 CCD 和 CMOS 图像传感器的结构比较.83.2 CCD 和 CMOS 图像传感器的性能比较.93.3 本章小结 .114 CCD 和 CMOS 图像传感器的应用及发展趋势.114.1 CCD 图像传感器的应用.114.1.1 图像扫描 .124.1.2 三维测量 .124.2 CMOS 图像传感器的应用.12

6、4.2.1 数码相机 .124.2.1 遥感成像 .134.3 CCD 和 CMOS 图像传感器的市场消费趋势.134.4 本章小结 .14结论 .15参考文献 .16致 谢 .1741 1 引言引言在现代社会中，我们每个人每天都在接收着大量的信息，有分析显示，这些信息当中 80%都是通过人眼接收的。近年来，半导体技术快速发展，并且被用来制作图像传感器。图形传感器是照相机的“视网膜” ，他可以获取信息并且完成信息的转化存储，因此得到了广泛应用。图像传感器有两类，分别是电荷耦合器件和互补金属氧化物场效应管，即CCD(Charge-Coupled Device)和 CMOS(Complementa

7、ry Metal Oxide Semiconductor)图像传感器。20 世纪 60 年代，固态成像器件概念首先由美国贝尔实验室提出。此后，图像传感器技术迅速发展，被广泛应用于个人计算机以及监控设备之中。由于图像传感器可以把光信号转化为电信号，所以原来用于传统照相机的澳化银胶片逐渐被取代。CCD 和 CMOS 图像传感器的工作原理在本质上其实是一样的，光线首先通过镜头聚焦投射在图像传感器表面，再通过 MOS 电容器或光电二极管进行光电转化。这些光影明暗强度不同，入射光的强度与 MOS 电容器和光电二极管产生的电荷成正比，因此可以形成“电荷图像” ， “电荷图像”又经过数模转化等其他处理之后形

8、成图像文件。但是，CCD 和 CMOS 的制作工艺和结构以及工作原理都是不同的，性能参数也有较大区别。CCD 和 CMOS 图像传感器的研究基本上是在同一时期起步的，但 CMOS 在噪声和灵敏度方面存在短板因此一直滞后于CCD 的发展。直到最近十几年，CMOS 技术取得很多突破，它本身体积小，集成度高等优点更能适应当今电子设备小型化，低成本化的需求，因此重新得到重视，其市场份额也逐步增加。本文将对 CMOS 与 CCD 图像传感器进行分析研究，重点研究两者的异同，并展望其发展趋势。本文的主要内容安排如下：第二章将分别介绍 CCD 和 CMOS 的基本原理，第三章将重点介绍 CCD 和 CMOS

9、 的结构和性能比较，第四章将介绍 CCD 和 CMOS 的应用情况，及其未来发展趋势。2 2 CCDCCD 和和 CMOSCMOS 图像传感器的基本原理图像传感器的基本原理CCD 和 CMOS 图像传感器都运用了半导体技术，本章将简要介绍两者的基本原理。2.12.1 CCDCCD 图像传感器的工作原理图像传感器的工作原理图 2.1 所示为 CCD 图像传感器工作原理框图1。MOS(金属-氧化物-半导体)电容器是构成 CCD 的基本单元，其基本构成如图 2.2 所示。CCD 图像传感器感光单元由排列起来的MOS 电容器阵列组成，CCD 图像传感器可以看成是源级和漏极之间存在多个栅极，拥有一条很长

10、的导电沟道的“多栅 MOS 晶体管” 。5CCD 图像传感器的作用是完成光电转换，以及电子存储和耦合。根据 MOS 管的工作原理，要使 CCD 工作，首先需要在 MOS 管上加上大于开启电压的正栅源电压，此时栅极和P 型硅片相当于以二氧化硅为介质的平板电容器，介质中产生垂直于半导体表面的由栅极指向 P 型衬底的电场，这个电场透过 SiO2绝缘层排斥空穴，在栅极附近形成耗尽层，耗尽层附近的电势很低，构成存储电子的势阱。同时 P 型底层中的电子被吸引到栅极下的衬底表面形成 N 型薄膜，即反型层，成为沟通输入端和输出端的 N 型导电沟道。当光线照射到半导体器件表面的时候，半导体吸收光子的能量，产生电

11、子-空穴，其中的电子会被吸引存贮在势阱中，光照越强，势阱中收集的电子越多，光照越弱则相反，这样电荷生成的数量就反映了光照的强度，实现了光和电的转换。势阱的深度是和栅极上的正向偏压成正比的，而当栅极上的电压一定时，电子就会逐步存贮在势阱中，势阱深度将越来越浅。根据上述性质，只需调节不同栅极上电压的大小就可以控制势阱深度的变化。当 MOS 电容紧密排列，相邻的 MOS 电容势阱会相互沟通，当栅极之间的距离足够小时，在信号电荷自感生电场的库伦力作用下，势阱里的电子就可以从浅处流向深处，完成电荷包的耦合。为了使电荷包按照确定的路径转移，在 MOS 电容各个栅极上所加的电压脉冲是时钟脉冲，根据其相位关系

12、分为二相、三相或四相几种结构。电荷包在时钟脉冲下顺序转移，经过电荷-电压变换,从 CCD 中以模拟信号的方式输出。电荷输出有浮置扩散输出、浮置栅输出和电流输出等结构。输出信号在片外电路板中进行放大和数模转化，最终实现把最初的电荷包转换为数字信号，并形成图像文件。图 2.1 CCD 图像传感器工作原理框图6 图 2.2 MOS 电容器的基本结构2.22.2 CCDCCD 图像传感器的类型图像传感器的类型 CCD 图像传感器分为线型和面型两大类。线型 CCD 是由移位寄存器、 MOS 光敏单元并行组成，移位寄存器与光敏元之间还有一个转移控制栅，有双沟道和单沟道传输等结构，如图 2.3 所示。线型的

13、 CCD 图像传感器只能直接处理一维光信息，而二维光信息是不能直接被转变成图像信号输出的，它只有 X 方向，没有 Y 方向，想要获取二维的图像信号就必须采用扫描的方法。线型 CCD 图像传感器的主要用途是传真以及尺寸测量和文字识别等方面，比如扫描仪就使用线型CCD。面型 CCD 把一维的移位寄存器和线型光敏单元排列成矩形二维阵列，由感光区、信号存储区、输出转移电路组成，具有 X，Y 两个方向，有行间转移、帧转移、线转移等结构。如图 2.4 所示。面型 CCD 图像传感器主要作用是充当摄像机，数码相机内部的感光器件。此外，按采光方式分类，CCD 又有前照式和背照式等。图 2.3 线型 CCD 图

14、像传感器的结构7图 2.4 面型 CCD 图像传感器的结构2.32.3 CMOSCMOS 图像传感器的工作原理图像传感器的工作原理CMOS 图像传感器的总体结构如图 2.5 所示。芯片的内部集成度很高，感光单元阵列、时序产生电路、模拟信号处理器、驱动电路、行列寻址、数模转化电路和很多控制寄存器等都集成在片内。通过对 I2C 总线编程还可以控制自动曝光、自动增益、白平衡等。 图 2.5 CMOS 图像传感器工作原理框图CMOS 图像传感器拥有二维像素阵列，每个像素上都配有一个光电二极管。不同像素结构的 CMOS 对信号的处理方式略有差别。一般情况，当光线投射到 CMOS 二维阵列表面时，光电二级

15、管发生光电效应，首先将接收到的光强转换为电信号。通过芯片上的行选择电路和列选择电路我们可以任意选取希望操作的像素单元，并读出像素单元的电信号。8将选取到的信号放大并转化为电压信号以后，再送到片上模拟信号处理电路中做相关双采样处理。也即由图像传感器引出实时信号、参考信号两路输出进行差分对比，去掉相同或相关的干扰信号。这种方法可以减少噪声，提高了信噪比，还可以完成其它信号处理功能。经过降噪后的信号再由 A/D 转换器转变为数字信号输出。CMOS 图像传感器有三种像素结构，即无源、有源、数字像素结构。仅由一个 MOS 开关管和一个反偏光电二极管组成的是无源像素结构(PPS)。它的特点是结构简单，具有

16、较高的像素填充率，量子效率好，但由于传输线电容较大，噪声很高。在像元中引入有源放大器的结构是有源像素结构(APS)，按光生电荷产生方式又包括光栅型、光敏二极管型和对数响应型。它的特点是功耗小，但填充系数低。数字像素结构(DPS)包含独立的模数转换器(ADC)，读出数字信号，速度快，噪声低，但像素单元面积大，设计难度大。一般CMOS 中整个感光阵列共用一个或几个 ADC，或一列拥有一个 ADC。目前 CMOS 图像传感器广泛采用的是有源像素结构。CMOS 图像传感器图像有多种信号读出方法。有逐行读出模式，窗口读出模式，跳跃读出模式。对二维阵列进行逐行扫描是最基本的读出方法。窗口读出模式是仅读出特

17、定的像素单元的图像信息。跳跃读出模式是间隔一个或多个像元读出。综合利用读出模式可完成更复杂的功能，如变焦摄像、全景摄像等功能使用了跳跃读出跟窗口读出两种模式。2.42.4 本章小结本章小结通过对 CCD 和 CMOS 结构和工作原理的分析可知，CCD 图像传感器利用 MOS 结构存储和传递电荷，再统一把电荷包转化为电压，输出的是模拟信号。CCD 有线型和面型两类结构。CMOS 图像传感器可以任意读取像素单元，输出数字信号。传统 CCD 和 CMOS 感光元件本身都只能感知光强而无法识别光波长。照相机要想获取彩色图片，采用的方法通常是在 CCD 或 CMOS 图像传感器每个单元内四个像素上分别加

18、一个具有单一色彩的滤色片，通过一定算法生成 RGB 图片。随着 3CCD 和 Foveon X3 等技术的出现，可以实现通过分光棱镜使三层 CCD 或 CMOS 分别完成红，绿，蓝三基色的感知，从而得到彩色图片。3 3 CCDCCD 和和 CMOSCMOS 图像传感器的比较图像传感器的比较从上一章 CCD 和 CMOS 图像传感器的原理分析中可以看出 CCD 和 CMOS 工作方式、结构和制造工艺是不同的。他们的各项性能也因此有所差别。本章分别从结构和性能两方面对比这两种图像传感器。93.13.1 CCDCCD 和和 CMOSCMOS 图像传感器的结构比较图像传感器的结构比较CCD 图像传感器

19、将光信号转化为电信号之后，物体的实际图像就变成了由势阱存储的“电荷图像” 。和 CCD 图像传感器相同的是，CMOS 图像传感器也是首先把光信号转化为电信号，但是两者实现光电转换的基本单元不同。CMOS 的光电转换是由光电二极管完成的，而不是 CCD 使用的 MOS 结构。除此之外，在两种图像传感器中，电信号处理的方式也有所区别。CCD 器件中产生的电荷包是顺序输出，经电子-电压转换后在片外统一进行信号的放大以及模数转换处理。而 CMOS 器件可以通过行列寻址任意选取希望读取的像素单元，每个像素单元都能独立完成电子-电压转化。有源像素结构的 CMOS 由于每个像素单元都配备有源放大器，可直接完

20、成电信号的放大。数字像素结构的 CMOS 由于每个像素单元都有 ADC，因此可以直接读出数字信号。综上所述，CCD 图像传感器最终输出的是模拟信号，模拟信号再通过片外的A/D 芯片完成数字化处理。而 CMOS 图像传感器最终输出数字信号，方便信号进一步处理。从结构上来看，CMOS 器件在生产上会具有更高的成品率。因为 CCD 器件中的电荷包输出采用顺序转移、移位寄存的方式，所以一旦某一个像素或寄存单元出现故障，整排电荷的传输都无法进行，而 CMOS 器件则不存在这样的问题。此外 CMOS 器件简化了系统硬件设计。由于集成度高，采用 CMOS 的成像系统就不再需要配置更多电路，而采用 CCD的系

21、统会更加复杂。3.23.2 CCDCCD 和和 CMOSCMOS 图像传感器的性能比较图像传感器的性能比较CCD 和 CMOS 图像传感器在结构和生产工艺上是不同的，这同时也决定了两者的各项性能参数会有所区别。CCD 和 CMOS 图像传感器在性能上的差别主要体现在响应度与量子效率、暗电流噪声、电子-电压转换率、响应不均匀性、动态范围、图像采集处理速度、抗辐射性、功耗等方面。如表 3.1 所示。表 3.1 CCD 和 CMOS 部分性能比较性能CCDCMOS响应度与量子效率高中暗电流噪声低高电子-电压转换率中高响应不均匀性低中上动态范围大中10(1)响应度与量子效率：响应度是在一定光谱范围内，

22、像元单位辐射功率或曝光量所产生的输出信号电压。曝光量是光强与曝光时间的乘积。量子效率是响应度的微观描述。用表示输出信号电sV压，表示单位辐射功率，电压响应度可以表示为：sP (3.1)ssPVR 当光线照射到半导体器件时，低掺杂、顶层结构更简单的 CCD 透过率高于 CMOS。其次，CCD 采用深外延技术，驱动电压大，耗尽层深度达 1020m。而 CMOS 外延层薄，驱动电压小，耗尽层深度仅 35m。再者，CMOS 像素中晶体管占用空间，实际感光面积比像素面积小很多。因此，CCD 图像传感器的量子效率更好，响应度更优。(2)暗电流噪声：处于无光电注入状态时，图像传感器热激发产生的输出信号就是暗

23、电流噪声。器件工作时，长时间的曝光使电荷逐渐积累，造成器件温度升高，暗电流受温度影响会更加明显。一般情况，采取良好工艺的 CMOS 器件暗电流密度可以降到 100pA/cm2 量级，而CCD 器件暗电流密度在 210pA/cm22 量级。CCD 图像传感器的暗电流噪声远低于 CMOS 图像传感器。(3)电子-电压转换率：电子-电压转换率表征图像传感器将收集的电荷转换为电压信号的能力。由于 CMOS器件采用的互补放大器具有增益高、功耗小的特点，它的电子-电压转换率比 CCD 更高。CCD 图像传感器如果想要达到相同水平的电子-电压转换率就要会付出更高的功耗3。(4)响应不均匀性：响应不均匀度定义

24、为图像传感器有效像元在曝光状态下，各自输出电压均方根偏差与平均输出电压的比值，即 (3.2)%100)(1112MiooioVVMVPRNU (3.3)MioioVMV11式中表示第 i 个像元输出电压，表示平均输出电压，表示像元数目。CMOSoiVoVM图像采集处理速度中上很高抗辐射性差好功耗高低11图像传感器有源像素结构中每个像元中都包含独立的有源放大器，放大器工艺的微小变化都会引起像元性能的差异。因此 CMOS 图像传感器的响应均匀性比 CCD 逊色。(5)动态范围：动态范围即图像传感器的工作范围，在这个范围内最暗和最亮的图像信号都清晰呈现。它是输出信号的峰值电压与均方根噪声电压的之比，

25、即 (3.4)dttVTVDRTnTs)(1lim 0 2(max)式中表示输出信号峰值电压，表示曝光时间，表示噪声电压。从公式可看(max)sVTnV出，噪声对动态范围影响很大。CCD 图像传感器由于噪声比 CMOS 小，动态范围更大。一般 CCD 器件的动态范围比 CMOS 器件高 2 倍左右4。(6)图像采集处理速度： CMOS 图像传感器在同一块芯片上集成了大部分信号处理电路，信号传输距离短，速度快。另外 CCD 图像传感器采用的是串行寻址方式，电信号只能每次一行或一列地读出。而 CMOS 图像传感器则采用 X-Y 寻址方式，可以对感兴趣的单位随机读取，速度更快。因此 CMOS 整体速

26、度优于 CCD。(7)抗辐射性：CCD 图像传感器的基本构成单元是 MOS 电容器，而 MOS 电容器容易受辐射影响。而CMOS 图像传感器的像元单位由光电二极管和晶体管组成，受辐射线干扰不大。CMOS 图像传感器的抗辐射能力是 CCD 器件的十几倍，因此在军事环境，高辐射医疗环境下更有优势5 。(8)功耗：CMOS 图像传感器由光电二极管产生电荷并直接放大输出，需要的电压较低。而 CCD需要 1218V 的电压支持电荷包从移位寄存器里输出7，其输出放大器偏压也很高。另外 CMOS 器件耗电量也相当于 CCD 的 1/81/10。因此，CCD 器件的功耗远超 CMOS 。3.33.3 本章小结

27、本章小结CCD 和 CMOS 图像传感器的在结构上是有所不同的，而结构的不同也决定了两者性能上的差异。CCD 和 CMOS 图像传感器各有所长，形成互补。4 4 CCDCCD 和和 CMOSCMOS 图像传感器的应用及发展趋势图像传感器的应用及发展趋势过去几十年，CCD 图像传感器因为具有噪声低，分辨率高、响应度好和动态范围宽12等优点，长期主导着市场。近年来，由于集成电路工艺水平和 CMOS 技术的突破，CMOS图像传感器突飞猛进，应用范围明显扩展。并正从低端领域向国防、航天等高端领域进发。本章将介绍 CCD 和 CMOS 的典型应用，并分析 CCD 和 CMOS 图像传感器的发展趋势。4.

28、14.1 CCDCCD 图像传感器的应用图像传感器的应用 CCD 图像传感器应用十分广泛，例如可用于图像扫描和三维测量等方面。4.1.14.1.1 图像扫描图像扫描与相机当中采用的面型 CCD 不同，图像扫描仪当中的 CCD 器件是线型的。当 CCD 扫描仪要对一个图像进行扫描的时候，首先将较强光源照射到待测图像上。没有被图像吸收的光波反射到 CCD 器件上，CCD 器件表面每隔 10m 就有一个感光单元，经过光电转换，CCD 器件就将强弱不同的光线转化为了大小不同的电信号。经过 A/D 转换，输出数字图像数据，这样就实现了图像的扫描和还原。商场收银柜台使用的条形码扫描仪以及复印机里的稿件扫描

29、都使用了线型 CCD 图像传感器。4.1.24.1.2 三维测量三维测量CCD 在非接触测量领域也有其独到之处。CCD 三维测量装置主要由 CCD 图像传感器、光学成像系统以及数据采集处理系统等组成,具有较高的测量精度和较快的速度，方便易用，比机械式或光学式的测量仪器更具优势。图 4.1 示意了相位测量轮廓术（PMP）的投影光路。利用相位测量轮廓术进行三维测量时,照明系统把正弦光栅图形投射在待测物体的表面。只要保证一定的角度，成像系统就可以获取待测物体表面调制的变形光栅像并投射在 CCD 器件上。CCD 输出的信号经过适当处理,就可以计算出被测物体外表的尺寸。图 4.1 PMP 三维测量方法投

30、影光路4.24.2 CMOSCMOS 图像传感器的应用图像传感器的应用CMOS 图像传感器同样具有广泛的应用，近几年它已经逐渐成为数码相机图像传感器13的主流，另外，它在航天领域越来越受到青睐。4.2.14.2.1 数码相机数码相机上世纪 80 年代，图像传感器的出现造就了第一台不用胶卷的数码相机。目前，大众消费水平的单反数码相机阵地俨然已经被 CMOS 占领。佳能首先打开自己的生产线，推出EOS 300D 等一系列廉价 CMOS 单反相机备受欢迎。如今顺应器件小型化的潮流，无反光镜的单电相机蓬勃发展，尺寸适中的高性能图像传感器备受瞩目。尼康图像传感器供应商Aptina 在 2013 年 4

31、月推出的 AR1411HS 图像传感器使用 Aptina DR-Pix 技术，尺寸 1 英寸，有效像素 1400 万，超采样等先进技术的使用使它能在幽暗环境获得清晰画质。其在14MP 全分辨率下读取速度达 80fps，连拍速度达 60fps。视频拍摄在 4K 分辨率(40962160)下速度达 60fps，在 19201080 分辨率下达 120fps，能给 Quad HD(38402160)或 4K 格式的显示屏提供超清视频。这款传感器比上一代产品快 40%，说明 CMOS 图像传感器技术更新十分迅速。如今各大厂商新开发的 CMOS 性能指标足以媲美CCD，并且其出色的连拍速度更令 CCD

32、望尘莫及。4.2.14.2.1 遥感成像遥感成像CMOS 图像传感器适用于空间遥感成像7。目前观察卫星的主要遥感成像技术当中，雷达系统移动性差，设计复杂,对功率、数据传输速率和存储能力要求太高。红外遥感技术设备既结构复杂又价格高昂。微波辐射计不适用于小范围、高分辨率地获取图像。如今空间飞行器的尺寸越来越小，对于质量小于 10kg 的纳型卫星来说，可见光波段的光成像技术将成为主要的观察手段。CMOS 图像传感器在体积、重量、成本、功耗，抗辐射性能等方面表现突出，而 CCD 器件又难以满足小型化的要求，CMOS 在纳型卫星上更加实用。我国“嫦娥二号” 探月卫星首次携带搭载 CMOS 图像传感器的相

33、机对月球展开探测。CMOS 突破了高速彩图的静态压缩等关键技术，记录了卫星太阳帆板展开，姿态调整，月球地貌等清晰图像，有里程碑般的意义。4.34.3 CCDCCD 和和 CMOSCMOS 图像传感器的市场消费趋势图像传感器的市场消费趋势几年来 CCD 和 CMOS 图像传感器的消费市场份额出现变化。从近几年图像传感器在全世界的应用情况来看8 ，CMOS 图像传感器势头正猛。2007 到 2011 年间，CCD 传感器出货量从 1.7 亿个减少到了 1.4 亿个；出货值从 24.4 亿美元下降到 10.9 亿美元。CCD 的消费市场快速萎缩，当然，CCD 的成本也在急剧下降，其性价比有了一定的提

34、升。同期CMOS 出货量则从 9.3 亿个上升到 15.7 亿个，出货值从 30.5 亿美元上升到 35.8 亿美元，年均增长率分别为 14%和 4%，说明 CMOS 价格也在小幅下降。142010 年，CMOS 的市场份额已经达到 90%，CCD 为 10%；2011 年 CMOS 市场份额涨到92%，CCD 继续缩减到 8%。预计 2015 年，CMOS 出货量可以突破 36 亿个，市场占有率 97%以上；而 CCD 出货量会跌破一亿大关，仅剩不足 3%的份额。CMOS 传感器的繁荣与智能手机的发展一脉相承。2011 年，CMOS 出货量的 79% 都是手机贡献的。我国手机用户数量快速增长

35、，截止 2013 年 1 月已经达 11.22 亿。如今的智能手机照相功能已经开始取代卡片机，这是一块庞大的市场。与 CCD 器件相比，CMOS 器件体积更小，耗电量只有 CCD 的十分之一，售价却在 CCD 的 60%左右 。低耗电量的CMOS 更适合待机时长遭遇瓶颈的智能手机，低廉的售价也有利于降低手机的成本。另外，背照式(BSI)CMOS 的出现解决了 CMOS 的噪声问题，在低光环境下表现良好。苹果iphone4s 等紧凑型高端手机率先使用背照式 CMOS，市场反应积极。技术上的进步让 CMOS如虎添翼。可以断言,CMOS 必将在手机图像传感器等大众消费领域全面淘汰 CCD。可以预见，

36、随着 CMOS 技术的高速发展，在高端领域，CMOS 也将逐步取代 CCD。但专业级 CCD 在高清领域的地位还是 CMOS 暂时无法撼动的，它的市场份额必然衰减，但短时间还不会消亡。CCD 不断下降的成本是否能带来新的起色，其未来发展趋势还有待观察。4.44.4 本章小结本章小结过去几十年，CCD 由于在分辨率、灵敏度、噪声等性能方面占据优势，被广泛应用在光谱仪、微光成像、生物医学摄影等高端领域。CMOS 主要在玩具市场等低端领域有较高占有率。如今，CMOS 正在往高分辨率，低噪声，高灵敏度等方向发展，技术瓶颈不断突破，加上过去用在 CCD 上的技术开始逐步转移到 CMOS 上，一些高端的 CMOS 器件甚至拥有比 CCD 更好的灵敏度和信噪比，CCD 的优势正逐步暗淡。在数码相机应用领域，非专业机型中 CMOS 基本已经取代了 CCD，在专业领域 CMOS 也在迎头赶上，与 CCD 产生激烈的竞争。而 CCD 技术同样也在向小型化和低功耗等方向发展，并且价格也在不断下降，因此也可能迎来转机。从现在的情况来看，两者正处在相互补充，相互竞争的局面当中，但 CMOS 已经占领了大众消费市场，比 CCD