cmos傳感器與ccd：CCD與CMOS圖像傳感器：哪個更好？

在考慮成像系統中的不同設計時，要做出的主要決定之一是您應該使用CCD圖像傳感器還是CMOS圖像傳感器。成像系統的其余部分將圍繞此選擇，以及成像系統的最終性能。
那么，一個比另一個更好嗎？您怎么知道哪個更適合您？
CCD與CMOS圖像傳感器：性能注意事項
CCD圖像傳感器的使用壽命比CMOS圖像傳感器更長，這主要是由于它們在成像性能方面的長期優勢。盡管最近的CMOS傳感器已經接近或有時甚至達到了CCD的性能，但在一段時間內CCD傳感器一直是出色的傳感器。
這主要是因為CCD具有在整個芯片上傳輸電荷而不會變形的能力，從而產生了極高的光敏性和高質量的成像效果。CCD產生模擬信號，其中所有像素都用于光捕獲。相反，CMOS圖像傳感器產生數字信號，并且每個像素執行自己的電荷到電壓轉換，從而降低了均勻性。
CCD圖像傳感器具有光敏性，非常適合近紅外（NIR）成像應用以及其他要求異常高圖像質量的應用。最近已接近CCD質量的CMOS傳感器已成為大多數其他成像應用中更為常見的圖像傳感器。
CCD與CMOS圖像傳感器：成本考慮
CCD圖像傳感器比CMOS圖像傳感器貴得多。成本是大多數成像應用的主要考慮因素，而CMOS傳感器在這里具有主要優勢。
如果您的應用需要定制的圖像傳感器，那么考慮使用CCD圖像傳感器可能會很有意義，因為您仍然會花費很多錢。如果您具有NIR或非典型的成像應用，那么考慮使用CCD傳感器也很有意義。否則，具有相似性能和便宜得多的CMOS傳感器可能對您最有意義。
最后，一個圖像傳感器并不比另一個更好。您需要哪種傳感器將完全取決于您特定應用程序的需求。

cmos傳感器與ccd：CCD傳感器與CMOS傳感器的區別

展開全文
CCD是電荷耦合器件(charge-coupled device), 它使用一種高感光度的半導體材料（p-Si）制成，能把光轉變成電荷。在一個用于感光的CCD中，有一個光敏區域（硅的外延層），和一個由移位寄存器制成的傳感區域。圖像通過透鏡投影在一列電容上（光敏區域），導致每一個電容都積累一定的電荷，而電荷的數量則正比于該處的入射光強。如圖在柵電極（G）中，施加正電壓會產生勢阱（黃），并把電荷包（電子，藍）收集于其中。只需按正確的順序施加正電壓，就可以傳導電荷包，如圖1所示。
圖1 CCD像元及轉移示意圖
多個像素電荷轉移如圖2所示，一旦電容陣列曝光，一個控制回路將會使每個電容把自己的電荷傳給相鄰的下一個電容（傳感區域）。
圖2 多像元轉移示意圖
陣列中最后一個電容里的電荷，則將傳給一個電荷放大器，并被轉化為電壓信號。通過重復這個過程，控制回路可以把整個陣列中的電荷轉化為一系列的電壓信號，如圖3所示。
圖3 CCD讀出電路示意圖
CMOS是互補型金屬氧化物半導體（Complementary metal-Oxide Semiconductor）主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電）和 P（帶+電）級的半導體，利用這個工藝產生的成像傳感器稱為CMOS成像傳感器。目前其基本結構是一個光電二極管，一個浮置柵，傳輸門，復位門，選擇們以及源級跟隨讀出管構成，稱為4T單元結構。如圖4所示。
圖4 典型的4管像元結構
其他結構有三管結構和二管結構，如圖5所示。
圖5 三管像元結構(左)和二管像元結構(右)
CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的主要區別如下：
1.成像過程
CCD與CMOS圖像傳感器光電轉換的原理相同，都是把光子轉換為電荷，如圖6所示
圖6 光電轉換示意圖
在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上，他們最主要的差別在于信號的讀出過程不同；由于CCD僅有一個（或少數幾個）輸出節點統一讀出，其信號輸出的一致性非常好；而CMOS芯片中，每個像素都有各自的信號放大器，各自進行電荷-電壓的轉換，其信號輸出的一致性較差，數以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲，這又是CMOS相對CCD的固有劣勢。同時，CMOS具有更好的高光溢出(blooming)控制性能。
2.集成性
  從制造工藝的角度看，CCD中電路和器件是集成在半導體單晶材料上，工藝較復雜，世界上只有少數幾家廠商能夠生產CCD晶元，如DALSA、SONY、松下等。CCD僅能輸出模擬電信號，需要后續的地址譯碼器、模擬轉換器、圖像信號處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路，集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的半導體材料上，這種工藝與生產數以萬計的計算機芯片和存儲設備等半導體集成電路的工藝相同，因此生產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制器等集成到一塊芯片上，只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這產生的。隨著CMOS成像技術的不斷發展，有越來越多的公司可以提供高品質的CMOS成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress等。
3.速度
CCD采用逐個光敏輸出，只能按照規定的程序輸出，速度較慢。CMOS有多個電荷-電壓轉換器和行列開關控制，讀出速度快很多，大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機。此外CMOS的地址選通開關可以隨機采樣，實現子窗口輸出，在僅輸出子窗口圖像時可以獲得更高的速度。
4.噪聲
CCD技術發展較早，比較成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS光電傳感器有一定優勢。由于CMOS圖像傳感器集成度高，各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴重，噪聲對圖像質量影響很大。隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展，為生產高密度優質的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。
5.感光度
由于CMOS每個像素包含放大器和AD轉換電路，過多的額外電路使得像素的可感光面積變小，因此在相同的像素下，同樣大小的傳感器尺寸，CMOS的感光度要低于CCD
6.功耗
CMOS的讀出方式為主動式，感光二極管所產生的電荷會直接由旁邊的晶體管放大輸出，而CCD是被動式，必須外加電壓讓每個像素中的電荷移動到讀出讀出通道，這需要外加電壓，通常為12V以上的，因此CCD還必須有更精密的電源設計和耐壓強度。同時CCD為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放大器的信號帶寬較寬，而在CMOS芯片中，每個像元中的放大器的帶寬要求較低，大大降低了芯片的功耗。
盡管CCD在圖像品質等很多方面優于CMOS，但是不可否認CMOS具有低成本、低功耗以及高整合度的特點。CMOS的低成本和穩定供貨成為了生產廠家的最愛，其制造技術也在不斷的更新改進，使得兩者之間的差異逐漸縮小。

cmos傳感器與ccd：CMOS直讀光譜儀是什么？

CMOS，即互補性氧化金屬半導體。CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導體。CMOS的傳感器相對于CCD而言最大的缺點在于圖像噪點多，低照情況下表現差，但是，最大的優點則是CMOS的制造原理更加簡單，體積更小，功耗可以大大的降低。
CCD，即感光耦合元件，它是一種可記錄光線變化的半導體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。CCD對監控場景的適應性更佳，在低照度下效果表現更好。CCD由以前1/4英寸到現在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等，代表了其技術的不斷發展，再經過圖像處理芯片的配合，能夠達到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領域，SONY擁有最高的話語權，它的IT1方案中基于ICX445的130萬CCD芯片是各大廠家采用最多的一款百萬像素CCD，其有效像素為1280×1024，最高分辨率根據各家技術實力的不同可以到達720P或者更高的960P，如浙江信產、海康等公司的百萬像素高清產品其最高分辨率都可以達1280×960，即960P這個分辨率；針對200萬像素的高清監控，SONY推出了他們的ICX274芯片，該芯片的大小為1/3英寸，最高分辨率為1600×1200即UXGA分辨率，目前市面上絕大多數的200萬CCD高清產品都是基于該芯片方案而設計的。
CCD制造工藝復雜，只掌握在少數廠家手中，導致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點，成本就呈幾何數增長，因此如果監控要走高清化，CCD顯然發展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數的情況下，價格更低，具有很高性價比，可以不斷朝更高像素、更高分辨率發展，而高清監控對成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。要做到高清，還需要在寬動態、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數字降噪、色彩調整、光線補償等多方面技術協作。
只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現，并且彼此能夠相互協調情況下，才可以說是高清的真正實現。CMOS與其他圖像處理技術的結合要遠遠超過CCD，動態范圍更高，響應速度也更快，更適合高清監控的大數據量特點。此外，隨著技術的發展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經不相上下甚至已經優于CCD的實際效果了。
創想直讀光譜儀
高清攝像機需要搭配高清鏡頭，平安工程的高清監控不僅對攝像機、也對專業鏡頭提出了高清化的需求。高清鏡頭對于高清監控具有重要意義。高清時代的攝像機清晰度可達到百萬級別，但若所搭配的鏡頭與其不匹配，那就無法完全呈現出攝像機的超高分辨率效果。目前，在監控攝像中，高清攝像頭的價格已經在幾百左右，已經能看到監控屏幕和手機屏幕。
“采、傳、存、顯、控”這五個部分，可以看到高清的現狀和問題，從而得到提高監控質量的方式方法。高清的視頻效果保證首先來源于高清信息的采集，如果沒有前端高清視頻采集，無法談及后端的高清效果。
在相同的攝像機情況下，畫面最終的表現，鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優于普通鏡頭主要體現在三個方面：清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強畫面的對比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對畫面的細節表現更豐富。
那么要如何選擇高清鏡頭呢？一般來說，在選擇鏡頭時要根據攝像機的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產品。此外，還要根據項目特點具體分析。比如，在需要夜間拍攝的場所，為了讓日夜型攝像機具有更好的拍攝效果，必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑，如2/3英寸，以及更好的光圈值F，讓攝像機能夠獲取更多的光通量，協助攝像機在夜間獲得更好的拍攝效果。
某些項目攝像機在使用過程中需要配合紅外補光燈，那么應該使用具備IR功能的鏡頭，這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫面，同時也降低夜晚虛焦的問題。而對于較為苛刻的環境，例如配合激光燈，對遠距離目標監控，就要保證非可見光波長在900um時依然能夠達到60%以上的透射率。
舉報/反饋

cmos傳感器與ccd：關于CCD與CMOS的區別分析

描述
隨著影像行業的發展，各類新型感光技術不斷涌現。為了讓大家更好的了解市場上的主要的感光芯片，這期將為大家介紹感光芯片的兩大主角CCD和CMOS。CCD和CMOS傳感器是目前最常見的數字圖像傳感器，廣泛應用于數碼相機、數碼攝像機、照相手機和攝像頭等產品上。兩者在結構、性能和技術上均不盡相同，在此我將兩者作一個簡單的比較，使廣大讀者對CCD和CMOS能有一個比較初步的認識，在選購相關產品時也能做到心中有數。
CCD簡介
CCD的英文全稱是“Charge-coupledDevice”，中文全稱是電行耦合元件，通常稱為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號，CCD上植入的微小光敏物質稱作像素(Pixel)，一塊CCD上包含的像素數越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉換成數字信號，CCD上有許多排列整齊的電容，能感應光線，并將影像轉變成數字信號。經由外部電路的控制，每個小電容能將其所帶的電行轉給它相鄰的電容。
CMOS簡介
CMOS(CompementarymetalOxideSemiconductor)指互補金屬氧化物半導體，是電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數字集成電路的基本單元。在數字影像領域，CMOS作為一種低成本的感光元件技術被發展出來，市面上常見的數碼產品，其感光元件主要就是CCD或者CMOS，尤其是低端攝像頭產品，而通常高端攝像頭都是CCD感光元件。CMOS制造工藝被應用于制作數碼影像器材的感光元件，是將純粹邏輯運算的功能轉變成接收外界光線后轉化為電能，再造過芯片上的模一數轉換器(ADC)將獲得的影像訊號轉變為數字信號輸出。
CCD和CMOS的區別
CCD和CMOS的性能對比
CCD存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜而且速度較慢。而CMOS傳感器經光電轉換后直接產生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡單，還能同時處理各單元的圖像信息，速度也比CCD快很多。CCD制作技術起步早，技術成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS有一定優勢。由于CMOS集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質量影響很大，使CMOS很長一段時間無法投入實用。近幾年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展，CMOS的性能已經與CCD相差無幾了。
CCD與CMOS傳感器的性能比較
ISO感光度：由于CMOS每個像素由四個晶體管與一個感光二極管構成，還包含了放大器與數模轉換電路，過多的額外設備縮小了單一像素感光區域的表面積，因此相同像素下，同樣的尺寸，CMOS的感光度會低于CCD。
分辨率：由于CMOS傳感器的每個像素都比CCD傳感器復雜，其像素尺寸很難達到CCD傳感器的水平，因此，當我們比較相同尺寸的CCD與CMOS時，CCD傳感器的分辨率通常會優于CMOS傳感器。
噪點：由于CMOS每個感光二極管都需搭配一個放大器，如果以百萬像素計，那么就需要百萬個以上的放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個放大器所得到的結果保持一致，因此與只有一個放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪點就會增加很多，影響圖像品質。
耗電量：CMOS傳感器的圖像采集方式為主動式，感光二極管所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出；而CCD傳感器為被動式采集，必須外加電壓讓每個像素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12~18V，因此CCD還必須有更精密的電源線路設計和耐壓強度，高驅動電壓使CCD的耗電量遠高于CMOS。CMOS的耗電量僅為CCD的1/8到1/10。
成本：由于CMOS傳感器采用一般半導體電路最常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路（如AGC、CDS、Timing generator或DSP等）集成到傳感器芯片中，因此可以節省外圍芯片的成本；而CCD采用電荷傳遞的方式傳送數據，只要其中有一個像素不能運行，就會導致一整排的數據不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破50%的水平，因此，CCD傳感器的制造成本會高CMOS傳感器。
CCD與CMOS傳感器的前景
CCD在影像品質等方面均優于CMOS，而CMOS則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。不過，隨著CCD與CMOS傳感器技術的進步，兩者的差異將逐漸減小，新一代的CCD傳感器一直在功耗上作改進，而CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足。相信不斷改進的CCD與CMOS傳感器將為我們帶來更加美好的數碼影像世界。
打開APP閱讀更多精彩內容