CMOS和CCD哪个视觉效果更好

1857383 2023-01-31 | zip | 3.14 MB | 次下载 | 免费

资料介绍

描述

成像过程

光电转换CMOS VS CCD图像传感器的原理是一样的。它们的主要区别在于信号的读出过程不同。

CCD只有一个（或几个）输出节点统一读出，其信号输出的一致性很好。在CMOS芯片中，每个像素都有自己的信号放大器，进行电荷-电压转换，其信号输出的一致性较差。但是，为了读出整个图像信号。CCD 要求输出放大器具有较宽的信号带宽。在CMOS芯片中，每个像素对放大器的带宽要求较低，大大降低了芯片的功耗。这是 CMOS 比 CCD 功耗低的主要原因。尽管功耗降低了，但数百万放大器的不一致性导致了更高的静态噪声，这也是 CMOS 相对于 CCD 的固有缺点。

2.整合

从制造工艺上看，CCD中的电路和器件都是由半导体单晶材料厂家集成的，工艺比较复杂。世界上只有少数几家厂商可以生产CCD晶圆，如DALSA、SONY、Panasonic等。CCD只能输出模拟电信号，需要经过地址译码器、模拟转换器和图像信号处理器进行后续处理。它还需要提供三组不同电压的电源同步时钟控制电路，因此集成度很低。

CMOS 集成到称为金属氧化物的单一材料中。这个过程与生产计算机芯片、存储设备等数以万计的半导体集成电路的过程是一样的。因此，CMOS的生产成本远低于CCD。同时，CMOS芯片可以将图像信号放大电路、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器、控制器集成在一个芯片中。只需一颗芯片即可实现相机的所有基本功能，集成度非常高。高芯片级相机概念由此诞生。

随着CMOS成像技术的不断发展，越来越多的公司能够提供高质量的CMOS成像芯片，包括Micron、CMOSIS、Cypress等。

3.速度

CCD采用光敏输出，逐一输出，只能按指定程序输出，速度相对较慢。

CMOS 相机具有更高帧速率的潜力，因为与 CCD 传感器移位寄存器中的电荷转移相比，读取每个像素的过程可以更快地完成。对于数码相机，曝光时间可以从几十秒到几分钟不等，但最长的曝光时间只有 CCD 相机才有可能，与 CMOS 相比，CCD 相机的暗电流和噪声更低。CMOS 成像器固有的噪声将它们的有用曝光限制在几秒钟内。

4.噪音

CCD技术发展较早，比较成熟。它采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量较CMOS光电传感器有一定优势。

由于CMOS图像传感器集成度高，元器件和电路之间的距离很近，因此会产生一定的干扰，其中噪声对图像质量影响很大。近年来，随着CMOS电路降噪技术的不断发展，为生产高密度、高质量的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

随着CMOS图像传感器技术的进步，它具有成像速度快、功耗低、成本低等优点。因此，现在市面上的工业相机大多采用CMOS图像传感器。

5.应用

在很多应用中，这两种技术都很重要。一般而言，生命科学以及高端检测应用（即需要高图像质量的应用，例如显微镜）以及需要较长曝光时间的应用通常都需要 CCD 技术一个重要的角色。在这里，CCD 可以利用其暗电流较低的优势。

全局快门 CMOS 技术的应用范围很广：从传统的生产线自动化检测到交通应用。我们还看到许多 3D 扫描仪应用程序引起了人们的极大兴趣。在那里，CMOS 技术是首选，因为它具有较低的功耗和通常较低的成本。虽然并非不可能，但使用滚动快门进行 3D 扫描会更加困难。因此，全局快门 CMOS 传感器对于任何类型的 3D 扫描应用都特别值得。