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CCD和COMS这两种感光器件有什么区别?

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热心网友

CCD

CMOS,基本上两者都是利用矽感光
二极体
(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

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)”中所提之内容。CCD每曝光一次,在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。
两者优缺点的比较
CCD
CMOS
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

单一放大,噪点低
百万放大,噪点高
功耗比
需外加电压,功耗高
直接放大,功耗低
由于构造上的基本差异,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大器上再做统一处理,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

CMOS
两种设计的应用,反应在成像效果上,形成包括
ISO
感光度、
制造成本
、解析度、噪点与耗电量等,不同类型的差异:
ISO
感光度差异:由于
CMOS
每个像素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此
相同像素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。
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单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本
和良率的损失;相对地
CCD
采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
壅塞
,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CMOS。
解析度差异:在第一点“感光度差异”中,由于
CMOS
每个像素的结构比
CCD
复杂,其感光开口不及CCD大,
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CMOS。不过,如果跳脱尺寸*,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大尺寸感光原件制造上的困难,特别是全片幅
24mm-by-36mm
这样的大小。
噪点差异:由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个
ADC
放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的
ADC
放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的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
做放大输出;但CCD却为被动式,
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伏特(V)以上的水平,因此
CCD
还必须要有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CMOS。

热心网友

简单来说,CCD是将光信号转换为电信号输出,而COMS是将光信号转为电信号再转为数字信号输出.现在在DSLR上的实际应用看来,两者的成像性能没区别.

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