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时间:2019-03-10
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1、★数码相机CCD传感器和CMOS传感器的区别数码相机的成像器件主要分为两类:CCD——英文ChargeCoupleDevice的缩写,中文名称“电荷耦合器件”。CMOS——英文ComplementaryMetal-OxideSemiconductor的缩写,中文名称为“互补金属氧化物半导体”。CCD是目前主流的成像器件,主要分为:(1)R-G-B原色CCD:这是数码相机上应用的最多的CCD。(2)C-Y-G-M补色CCD:早些时候尼康部分数码相机使用过这种补色CCD。(3)R-G-B-E四色CCD:这是索尼最新发布的CCD,它比RGB原色CCD多出一个E(Emeral
2、e,翠绿)的颜色。(4)SuperCCD:是曰本富士公司的专利技术,中文名称为超级CCD,由CCD演变而成,目前已经发展到第4代。3)CMOS:作为数码相机成像器件出现的时间并不长,但发展却非常迅速,大有与CCD分庭抗争之势,其基本结构中的像素排列方式与R-G-B原色CCD并没有本质差别。佳能是CMOS阵营的主要支持者。CCD技术成熟,成像质量好,毕竟它是现在应用的最广泛的成像元件,但它也有其缺点:1)耗电量大。早期的数码相机有“电老虎”的“美誉”,主要原因之一便来自CCD。虽然现在采用低温多晶硅显示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相机的功率,但CCD依然是数码相机
3、的耗电大户——CCD从数码相机一开机便随时保持着工作状态,更是无谓地消耗大量的电能。2)工艺复杂,成本较高。CCD复杂的结构决定了它制造工艺的复杂性,因而到目前为止,CCD还只有为数不多的几家电子产业巨头能生产。3)像素提升难度大。CCD前两个缺点也直接导致了这一个缺点,CCD像素提升无非是通过两个途径:第一,保持感光元件单位面积不变而增大CCD面积,在大面积CCD上集成更多的感光元件。但是这种方式会导致CCD成品率降低,制造成本更高,功耗更大,在民用领域这是不现实的;第二,缩小感光元件单位面积,在现有水平的CCD面积上集成更多感光元件。但是这种方法会减少感光元件的单
4、位感光面积,降低CCD整体的灵敏度和动态范围,影响画质。CMOS在最近几年的发展速度相当不错,大有与CCD分庭抗争之势——就连目前最顶级的DSLR(单镜头反光数码相机)柯达(Kodak)DCS14n与佳能(Canon)EOS1Ds均是采用CMOS成像。相比CCD,CMOS有两个最突出的优点:1)价格低廉,制造工艺简单。CMOS可以利用普通半导体生产线进行生产,不象CCD那样要求特殊的生产工艺,所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸与成品率都不如CCD有很多限制。2)耗电量低。虽然CMOS的滤镜布局与CCD差别不大,但在感光单元的电路结构上却有很大差别。CMOS每个感光元
5、件都具备独立的电荷/电压转换电路,可将光电转换后的电信号独立放大输出——这比起CCD将所有的信号全部收集起来再放大输出,速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像时才会工作,所以比CCD更省电。但CMOS同样存在缺点,如果在使用数码相机时成像动作较多,那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的电流而产生热量,导致杂波并影响画质。传感器尺寸——是指感光元件对角线的长度,常用单位为英寸。常见的有1/1.6英寸、1/1.7英寸、1/1.8英寸、1/2.3英寸、1/2.33英寸、1/2.5英寸、1/2.7英寸、2/3英寸等。一般来说,感光元件尺寸越大,元件的性能与成像效
6、果就越好。另外,数码相机的感光元件一般采用4:3的长宽比,比较特殊的则有3:2。噪点:由于CMOS每个感光二极管都需搭配一个放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的放大器,而放大器属于模拟电路,很难让每个放大器所得到的结果保持一致,因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比,CMOS传感器的噪点就会增加很多,影响图像品质。 耗电量:CMOS传感器的图像采集方式为主动式,感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出;而CCD传感器为被动式采集,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12~18V,因此CCD还必须有更精
7、密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使CCD的耗电量远高于CMOS。CMOS的耗电量仅为CCD的1/8到1/10。 成本: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、Timinggenerator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;而CCD采用电荷传递的方式传送数据,只要其中有一个像素不能运行,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传感器的制造成本会高于
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