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传感器CCD与CMOS的区别
作者:USB工业相机厂家   发布于:2019-12-17 12:10:00

  传感器是摄像机的核心部件,它由光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送等功能,且集成度高、功耗低,因此随后得到飞速发展,是图像采集及数字化处理必不可少的关键器件,目前市场上摄像机常用的感光芯片有CCD和CMOS两类。下面 TEO迪奥科技 小编为大家介绍两者之间的区别。

  1.CCD(电荷耦合器件)

目前常用CCD相机的有三种结构, 全帧转移、帧传输和行转移。

  (1)行转移(Interline Transfer)

  在三种结构中,行转移是最常使用的一种,多数中、低端产品都使用这种方式。

  (2)全帧转移(Full frame )

  全帧转移结构最简单,感光区和存储区在一起,可获得100%的fill factor。缺点是为避免图像漏光,在读出时要阻止外界光线进入。这可以通过使用机械快门、使用频闪灯的方法实现,或者使曝光时间远远大于读出时间,以尽量减少漏光。

  (3)帧传输(Frame transfer)

  帧传输结构是感光区和存储区完全分开,且大小相等。曝光后的信号电荷以非常快的速度(通常小于帧周期的1%)转移到存储区,然后逐行输出。很明显,帧传输传感器可获得100%的fill factor,而且在读出过程中,可对下一帧曝光。缺点是芯片尺寸大,成本高。

  2.CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器

  CMOS传感器和CCD传感器在感光部分原理是相同的,不同的是在每个像素单元中,除感光部分外,还有放大器和读出电路部分,整个CMOS传感器还集成了寻址电路、放大器和A/D。

  CCD和CMOS两者主要性能的比较

  第一点,满阱容量差异:由于CMOS传感器的每个像素包括一个感光二极管、放大器和读出电路,同时整个传感器还包括寻址电路和A/D,使得每个像素的感光区域远小于像素本身的表面积,因此在像素尺寸相同的情况下,CMOS传感器的满阱能力要低于CCD传感器。

  第二点,成本差异: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、时序、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。

  第三点,CMOS 传感器可以随机寻址,能够非常方便地仅将队列中感兴趣地部分读出,提高帧率。

  第四点,噪声差异:由于CMOS传感器的每个感光二极管都搭配一个放大器,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在水平寄存器输出端的CCD传感器相比,CMOS传感器的噪声就会增加很多,影响图像品质。

  第五点,功耗差异:CMOS传感器的功耗低于CCD传感器。

  综上所述, ccd 的优势在于成像质量比 cmos 的好,但缺点也很明显,它的工艺太过复杂,能够掌握其技术的厂商是少之又少,所以价格注定不会便宜,尤其是一些大型 ccd 元件,价格更是高的令人难以接受。所以现在的相机市场上,高端相机一般都是以使用 ccd 的成像器,来彰显身份和地位。而 cmo s 成像器******的优势就是省电了,同样的电池,同样的配置, cmos 能够比 ccd 多使用 1-2 个小时,因为有它只有在电路接通的时候才会消耗电,而 ccd 却每时每刻都在耗电,所谓的 “电老虎”说的就是它。基于此,我们可以做到扬长避短,不同应用场合合理选择CCD或CMOS摄像机。


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