浅谈CCD和CMOS的区别

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1、浅谈CCD和CMOS的区别日期：2005-2-2518:31:59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（上）”

2、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。SinglePixelElementToImageProcessing两者优缺点的比较CCDCMOS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人，噪点低白万放人

3、，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，因此相同像素下，同样大小Z感

4、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感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOSo不过，如果

5、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

6、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Cano

7、n系列的EOSD30、EOS300D的成功，足见高速影像处理晶片已经可以胜任高像素CMOS所产牛的影像处理时间与能力的缩短；另外，大尺寸全片幅则以KodakDCSProl4n、DCSPro/n、DCSPro/c这一系列的数码机身为号召，CMOS未来跨足高阶的影像山场产品，询景可期。