原创 ccd与cmos技术比较

ＣＣＤ与ＣＭＯＳ图像传感器技术比较
图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，短短的几年，技术上就由几十万像素，发展到４００、５００万像素甚至更高。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为ＣＣＤ、ＣＭＯＳ以及ＣＩＳ传感器三种。本文将主要比较ＣＣＤ以及ＣＭＯＳ传感器的技术发展现状。
一、ＣＣＤ图像传感器
ＣＣＤ（ChargedCoupledDevice）于１９６９年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近３０多年，从初期的１０多万像素已经发展至目前主流应用的５００万像素。ＣＣＤ又可分为线型（Linear）与面型（Area）两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机（DSC）、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。
相对于ＣＭＯＳ技术，ＣＣＤ传感器有以下优点：
1.高解析度（HighResolution）：像点的大小为μm级，可感测及识别精细物体，提高影像品质。从早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到最近推出的1/9寸，像素数目从初期的10多万增加到现在的400～500万像素；
2.低噪音（LowNoise）高敏感度：ＣＣＤ具有很低的读出噪音和暗电流噪音，因此提高了信噪比（SNR），同时又具高敏感度，很低光度的入射光也能侦测到，其讯号不会被掩盖，使ＣＣＤ的应用较不受天候拘束；
3.动态范围广（HighDynamicRange）：同时侦测及分办强光和弱光，提高系统环境的使用范围，不因亮度差异大而造成信号反差现象。
4.良好的线性特性曲线（Linearity）：入射光源强度和输出讯号大小成良好的正比关系，物体资讯不致损失，降低信号补偿处理成本；
高光子转换效率（High QuantumEfficiency）：很微弱的入射光照射都能被记录下来，若配合影像增强管及投光器，即使在暗夜远处的景物仍然还可以侦测得到；
5.大面积感光（Large FieldofView）：利用半导体技术已可制造大面积的ＣＣＤ晶片，目前与传统底片尺寸相当的35mm的ＣＣＤ已经开始应用在数码相机中，成为取代专业有利光学相机的关键元件；
光谱响应广（Broad Spectral Response）：能检测很宽波长范围的光，增加系统使用弹性，扩大系统应用领域；
6.低影像失真（LowImageDistortion）：使用CCD感测器，其影像处理不会有失真的情形，使原物体资讯忠实地反应出来；
7.体积小、重量轻：CCD具备体积小且重量轻的特性，因此，可容易地装置在人造卫星及各式导航系统上；
8.低秏电力，不受强电磁场影响；
9.电荷传输效率佳：该效率系数影响信噪比、解像率，若电荷传输效率不佳，影像将变较模糊；
10.可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。
二、ＣＭＯＳ图像传感器
ＣＭＯＳ图像传感器于８０年代发明以来，由于当时ＣＭＯＳ工艺制程的技术不高，以致于传感器在应用中的噪音较大，商品化进程一直较慢。时至今日，ＣＭＯＳ传感器的应用范围也开始非常的广泛，包括数码相机、PCCamera、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具，以及工业、医疗等用途，其画质质量也已接近低档ＣＣＤ的解析度
与ＣＣＤ相比，ＣＭＯＳ具有以下特点：
1.体积小，耗电量不到ＣＣＤ的1/10；
2.售价也比ＣＣＤ便宜1/3的优点；
3.与ＣＣＤ产品相比，ＣＭＯＳ是标准工艺制程，可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备，且品质可随著半导体技术的提升而进步；
4.ＣＭＯＳ传感器的最大优势，是它具有高度系统整合的条件。理论上，所有图像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC…等，都可放在集成在一颗晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片（Back-endChip）、快闪记忆体（FlashRAM）等也可整合成单晶片（SYSTEM-ON-CHIP），以达到降低整机生产成本的目的。
三、结论
从现阶段两种产品的技术发展现状看，CCD具有更多优势，譬如一般CMOS传感器通常比CCD传感器感光度低10倍，因此CMOS传感器在10Lux以下基本没用。
也因为这些因素，在监控系统中更多的摄像机都用了CCD传感器，而CMOS传感器一般用于较低端的家庭安全场合。