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CCD和CMOS成像傳感器的介紹

發布時間:2020-11-06 08:31:54 瀏覽量:8214 作者:Leo

摘要

CCD和CMOS是兩(liang) 種主要的圖像傳(chuan) 感器,在国产成人在线观看免费网站方麵有些區別。本文對兩(liang) 者進行了介紹和比較。CMOS在成本,速度和集成度上有優(you)

勢。CCD在成像質量和精度上有優(you) 勢。

正文


ccd使用一種高感光度的半導體(ti) 材料製成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以後由相

機內(nei) 部的閃速存儲(chu) 器或內(nei) 置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉(ju) 地把數據傳(chuan) 輸給計算機,並借助於(yu) 計算機的處理手段,根據需要和想像來修

改圖像。CCD由許多感光單位組成,通常以百萬(wan) 像素為(wei) 單位。當CCD表麵受到光線照射時,每個(ge) 感光單位會(hui) 將電荷反映在組件上,所

有的感光單位所產(chan) 生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫麵。


目前主要有兩(liang) 種類型的CCD光敏元件,分別是線性CCD和矩陣性CCD。線性CCD用於(yu) 高分辨率的靜態照相機,它每次隻拍攝圖象的一

條線,這與(yu) 平板掃描儀(yi) 掃描照片的方法相同。這種CCD精度高,速度慢,無法用來拍攝移動的物體(ti) ,也無法使用閃光燈。


矩陣式CCD,它的每一個(ge) 光敏元件代表圖象中的一個(ge) 像素,當快門打開時,整個(ge) 圖象一次同時曝光。通常矩陣式CCD用來處理色彩的

方法有兩(liang) 種。一種是將彩色濾鏡嵌在CCD矩陣中,相近的像素使用不同顏色的濾鏡。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M兩(liang) 種排列方式。這

兩(liang) 種排列方式成像的原理都是一樣的。在記錄照片的過程中,相機內(nei) 部的微處理器從(cong) 每個(ge) 像素獲得信號,將相鄰的四個(ge) 點合成為(wei) 一個(ge) 像

素點。該方法允許瞬間曝光,微處理器能運算地非常快。這就是大多數數碼相機CCD的成像原理。


cmos和CCD一樣同為(wei) 在數碼相機中可記錄光線變化的半導體(ti) 。CMOS的製造技術和一般計算機芯片沒什麽(me) 差別,主要是利用矽和鍺

這兩(liang) 種元素所做成的半導體(ti) ,使其在CMOS上共存著帶N(帶–電) 和 P(帶+電)級的半導體(ti) ,這兩(liang) 個(ge) 互補效應所產(chan) 生的電流即可被

處理芯片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS的缺點就是太容易出現雜點, 這主要是因為(wei) 早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時,

由於(yu) 電流變化過於(yu) 頻繁而會(hui) 產(chan) 生過熱的現象。


除了CCD和CMOS之外,還有富士国产黄色在线观看獨家推出的SUPER CCD,SUPER CCD並沒有采用常規正方形二極管,而是使用了一種八邊形

的二極管,像素是以蜂窩狀形式排列,並且單位像素的麵積要比傳(chuan) 統的CCD大。將像素旋轉45度排列的結果是可以縮小對圖像拍攝無

用的多餘(yu) 空間,光線集中的效率比較高,效率增加之後使感光性、信噪比和動態範圍都有所提高。


CCD與(yu) CMOS的區別 

1. 信息讀取方式

CCD電荷耦合器存儲(chu) 的電荷信息,需在同步信號控製下一位一位地實施轉移後讀取,電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鍾控製電路和

三組不同的電源相配合,整個(ge) 電路較為(wei) 複雜。CMOS光電傳(chuan) 感器經光電轉換後直接產(chan) 生電流(或電壓)信號,信號讀取十分簡單。


2. 速度

CCD電荷耦合器需在同步時鍾的控製下,以行為(wei) 單位一位一位地輸出信息,速度較慢;而CMOS光電傳(chuan) 感器采集光信號的同時就可以

取出電信號,還能同時處理各單元的圖像信息,速度比CCD電荷耦合器快很多,大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機。

3. 電源及耗電量

CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電,耗電量較大;CMOS光電傳(chuan) 感器隻需使用一個(ge) 電源,耗電量非常小,僅(jin) 為(wei) CCD電荷耦合器的

1/8到1/10,CMOS光電傳(chuan) 感器在節能方麵具有很大優(you) 勢。


4. 成像質

CCD電荷耦合器製作技術起步早,技術成熟,采用PN結或二氧化矽(SiO2)隔離層隔離噪聲,成像質量相對CMOS光電傳(chuan) 感器有一定

優(you) 勢。由於(yu) CMOS光電傳(chuan) 感器集成度高,各光電傳(chuan) 感元件、電路之間距離很近,相互之間的光、電、磁幹擾較嚴(yan) 重,噪聲對圖像質量影

響很大,使CMOS光電傳(chuan) 感器很長一段時間無法進入實用。近年,隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展,為(wei) 生產(chan) 高密度優(you) 質的CMOS圖

像傳(chuan) 感器提供了良好的條件。


5. 集成性
從(cong) 製造工藝的角度看,CCD中電路和器件是集成在半導體(ti) 單晶材料上,工藝較複雜,。CCD僅(jin) 能輸出模擬電信號,需要後續的地址譯

碼器、模擬轉換器、圖像信號處理器處理,並且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鍾控製電路,集成度非常低。而CMOS是集成在

被稱作金屬氧化物的版單體(ti) 材料上,這種工藝與(yu) 生產(chan) 數以萬(wan) 計的計算機芯片和存儲(chu) 設備等半導體(ti) 集成電路的工藝相同,因此生產(chan) CMOS

的成本相對CCD低很多。同時CMOS芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D轉換電路、圖像信號處理器及控製器等集成到一塊

芯片上,隻需一塊芯片就可以實現相機的的所有基本功能,集成度很高,芯片級相機概念就是從(cong) 這產(chan) 生的。


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