图像传感器

三、CCD与cmos的区别
1. 灵敏度差异：由于CMOS传感器的每 个象素由四个晶体管与一个感光二极管 构成(含放大器与A/D转换电路)，使得 每个象素的感光区域远小于象素本身的 表面积，因此在象素尺寸相同的情况下， CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感 器。。
2. 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、Timing generator、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；除此 之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送 数据，只要其中有一个象素不能运行，就 会导致一整排的数据不能传送，因此控制 CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难 许多，即使有经验的厂商也很难在产品问 世的半年内突破50%的水平，因此，CCD 传感器的成本会高于CMOS传感器。
复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它
还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成
为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管
占据的面积只是整个元件的一小部分，造成 CMOS传感器的开口率远低于CCD（开口率：有 效感光区域与整个感光元件的面积比值）；这样
在接受同等光照及元件大小相同的情况下， CMOS感光元件所能捕捉到的光信号就明显小于 CCD元件，灵敏度较低；体现在输出结果上，就 是CMOS传感器捕捉到的图像内容不如CCD传感 器来得丰富，图像细节丢失情况严重且噪声明显， 这也是早期CMOS传感器只能用于低端场合的一 大
原因。CMOS开口率低造成的另一个麻烦在于，它 的像素点密度无法做到媲美CCD的地步，因为随着 密度的提高，感光元件的比重面积将因此缩小，而 CMOS开口率太低，有效感光区域小得可怜，图像 细节丢失情况会愈为严重。因此在传感器尺寸相同 的前提下，CCD的像素规模总是高于同时期的 CMOS传感器，这也是CMOS长期以来都未能进入 主流数码相机市场的重要原因之一。
器和模数转换逻辑，当感光二极管接受光照、产
生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件
中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信 号。换句话说，在CMOS传感器中，每一个感光 元件都可产生最终的数字输出，所得数字信号合 并之后被直接送交DSP芯片处理—问题恰恰是发 生在这里，CMOS感光元件中的放大器属于模拟 器件，无法保证每个像点的放大率都保持严格一
致，致使放大后的图像数据无法代表拍摄物体的 原貌—体现在最终的输出结果上，就是图像中出 现大量的噪声，品质明显低于CCD传感器。
二、 Ccd与cmos简介
• CCD：电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材 料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片 转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部 的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举 地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段， 根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组 成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照 射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的 感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整 的画面。
在接受光照之后，感光元件产生对应的 电流，电流大小与光强对应，因此感光元件直接 输出的电信号是模拟的。在CCD传感器中，每一 个感光元件都不对此作进一步的处理，而是将它 直接输出到下一个感光元件的存储单元，结合该 元
件生成的模拟信号后再输出给第三个感光元件， 依次类推，直到结合最后一个感光元件的信号才 能形成统一的输出。由于感光元件生成的电信号 实在太微弱了，无法直接进行模数转换工作，因 此这些输出数据必须做统一的放大处理—这项任 务是由CCD传感器中的放大器专门负责，经放大 器处理之后，每个像点的电信号强度都获得同样 幅度的增大；但由于CCD本身无法将模拟信号直 接转换为数字信号，因此还需要一个专门的模数 转换芯片进行处理，最终以二进制数字图像矩阵 的形式输出给专门的DSP处理芯片。而对于 CMOS传感器，上述工作流程就完全不适用了。 CMOS传感器中一个感光元件都直接整合了放大
图像传感器
(CMOS和CCD图像传感器)
一、CMOS/CCD图像传感
器的工作原理
无论是CCD还是CMOS，它们都采用感 光元件作为影像捕获的基本手段，CCD/CMOS感 光元件的核心都是一个感光二极管 （photodiode），该二极管在接受光线照射之后 能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强 度对应。但在周边组成上，CCD的感光元件与 CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除 了感光二极管之外，包括一个用于控制相邻电荷 的存储单元，感光二极管占据了绝大多数面积— 换一种说法就是，CCD感光元件中的有效感光面 积较大，在同等条件下可接收到较强的光信号， 对应的输出电信号也更明晰。而CMOS感光元件 的构成就比较
• CMOS：互补性氧化金属半导体CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数 码相机中可记录光线变化的半导体。 CMOS的制造技术和一般计算机芯片没 什么差别，主要是利用硅和锗这两种元 素所做成的半导体，使其在CMOS上共 存着带N（带–电） 和 P（带+电）级的 半导体，这两个互补效应所产生的电流 即可被处理芯片纪录和解读成影像
每个感光元件对应图像传感器中的一个像
点，由于感光元件只能感应光的强度，无法捕获色 彩信息，因此必须在感光元件上方覆盖彩色滤光片。 在这方面，不同的传感器厂商有不同的解决方案，
最常用的做法是覆盖RGB红绿蓝三色滤光片，以 1：2：1的构成由四个像点构成一个彩色像素 （即红蓝滤光片分别覆盖一个像点，剩下的两个 像点都覆盖绿色滤光片），采取这种比例的原因 是人眼对绿色较为Fra Baidu bibliotek感。而索尼的四色CCD技术 则将其中的一个绿色滤光片换为翡翠绿色（英文 Emerald，有些媒体称为E通道），由此组成新的 R、G、B、E四色方案。不管是哪一种技术方案， 都要四个像点才能够构成一个彩色像素，这一点 大家务必要预先明确。