A院市场部-详解CCD与CMOS.pptx

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1、详解CCD与CMOSA院市场部-黄巍巍一、ccd和cmos的概念CCD（ChargeCoupledDevice）感光耦合组件CCD主要材质为硅晶半导体，基本原理类似CASIO计算器上的太阳能电池，透过光电效应，由感光组件表面感应来源光线，从而转换成储存电荷的能力。简单的说，当CCD表面接受到快门开启，镜头进来的光线照射时，即会将光线的能量转换成电荷，光线越强、电荷也就越多，这些电荷就成为判断光线强弱大小的依据。CCD组件上安排有信道线路，将这些电荷传输至放大解码原件，就能还原所有CCD上感光组件产生的信号，并构成了一幅完整的画面。一、ccd和cmos的概念C

2、MOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）互补性氧化金属半导体CMOS的材质主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。二、CCD的结构上图是CCD本体与QV、放大器、模拟数字转换器和记忆缓冲区做构成之完整组件。利用雷射切开CCD，你将会发现CCD的结构就像三明治一样，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。图左为CCD与图像处理核心整合示意图，图右为CCD三明治架构示意图。

3、二、CCD的结构之微型镜头微型镜头，其实是ON-CHIPMICROLENS。在提升CCD的总像素的同时，又要确保单一像素面积持续缩小以维持CCD的标准体积。因此，必须扩展单一像素的受光面积。但利用提高开口率来增加受光面积，反而使画质变差。所以，开口率只能提升到一定的极限，否则CCD将成为劣品。为改善这个问题SONY率先在每一感光二极管上（单一像素）装置微小镜片。这个设计就像是帮CCD挂上眼镜一样，感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。如此一来，可以同时兼顾单一像素的大小，又可在规格上提高了开口率，使感亮度大幅提升的效果。二、C

4、CD的结构之分色滤色片CCD的第二层是“分色滤色片”，这个部份的作用主要是帮助CCD具备色彩辨识的能力。回到源头，CCD本身仅是光与电传感器，透过分色滤片，CCD可以分开感应不同光线的“成分”，从而在最后影响处理器还原回原始色彩。目前CCD有两种分色方式：一是RGB原色分色法，另一个则是CMYG补色分色法，这两种方法各有利弊。二、CCD的结构之补色CCD原理原色CCD的优势在于，画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。不过新一代的图像处理引擎已经可以较准确的消除噪声问题，ISO值的限制已经不再是问题了。相对而言，补色CCD由多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨

5、上比较仔细，但却牺牲了部分影像分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感度。补色CCD逐渐被市场淘汰的另一个原因在于转换色彩的复杂性，虽然CMYGCCD所拍出来的数字影像比较贴近传统底片，适合于出版输出使用，但，CMYG需要转换成RGB使其能在一般的显示系统中预览图标，无形中也增加了失真的机会，终究不敌市场的现实。因此当前仍以原色CCD为主。二、CCD的结构之感光层掀开CCD的第三层是“感光层”，这层主要是负责将穿透滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到图像处理芯片，将影像还原。感光层是CCD真正核心，主要的CCD设计大致上分成几个区块。被称为像

6、素Pixel（Photodiodes）感光二极管，主要是应用于光线感应部份，Gate区有一部份被用作电子快门，蓝色区块则是布局为电荷通路，用来传导电荷之用。白色区块就是ChargeDrain，也有称为ShieldedShiftRegisters，即电荷储存区，主要功用为收集经二极管照射光线后所产生之电荷。三、ccd与cmos的差别CMOS与CCD最大的差别是：放大器位置和数量；比较CCD和CMOS的结构，放大器位置和数量是最大的不同之处。CCD每曝光一次，自快门关闭或是内部频率自动断线（电子快门）后，即进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电

7、荷信号依序传入“缓冲器”（电荷储存器）中，由底端的线路导引输出至CCD旁的放大器进行放大，再串联ADC（模拟数字数据转换器）输出。三、ccd与cmos的差别CMOS的设计中每个像素旁就直接连着“放大器”，光电信号可直接放大再经由BUS通路移动至ADC中转换成数字数据。由于构造上的差异，CCD与CMOS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大器上再做统一处理，可以保持数据的完整性。而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数据。三、ccd与cmos的差别1.

8、ISO感亮度差异：由于CMOS每个像素包含了放大器与