弱電系統

CCD 相機與CMOS 相機的比較

CCD 與CMOS 圖像傳感器光電轉換的原理相同，

他們最主要的差別在於信號的讀出過程不同；

由於CCD僅有一個（或少數幾個）輸出節點統一讀出，

其信號輸出的一致性非常好；

而CMOS 芯片中，每個像素都有各自的信號放大器，

各自進行電荷-電壓的轉換，

其信號輸出的一致性較差。

但是CCD 為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放大器的信號帶寬較寬，

而在CMOS 芯片中，每個像元中的放大器的帶寬要求較低，

大大降低了芯片的功耗，這就是CMOS芯片功耗比CCD 要低的主要原因。

儘管降低了功耗，

但是數以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲，

這又是CMOS 相對CCD 的固有劣勢。

從製造工藝的角度l來看，CCD 中電路和器件是集成在半導體單晶材料商，

工藝較複雜，世界上只有少數幾家廠商能夠生產CCD 晶元，

如DALSA、SONY、松下等。

CCD 僅能輸出模擬電信號，需要後續的地址譯碼器、

模擬轉換器、圖像信號處理器處理，

並且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路，集成度非常低。

而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上，

這種工藝與生產數以萬計的計算機芯片和存儲設備等半導體集成電路的工藝相同，

因此聲場CMOS 的成本相對CCD 低很多。

同時CMOS 芯片能將圖像信號放大器、

信號讀取電路、A/D 轉換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上，

只需一塊芯片就可以實現相機的所有基本功能，集成度很高，芯片級相機概念就是從這產生的。

隨著CMOS 成像技術的不斷發展，

有越來越多的公司可以提供高品質的CMOS 成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress等。

CCD 採用逐個光敏輸出，只能按照規定的程序輸出，速度較慢。

CMOS 有多個電荷-電壓轉換器和行列開關控制，讀出速度快很多，

目前大部分500fps 以上的高速相機都是CMOS 相機。

此外CMOS 的地址選通開關可以隨機採樣，實現子窗口輸出，

在僅輸出子窗口圖像時可以獲得更高的速度。

CCD 技術發展較早，比較成熟，採用PN 結或二氧化矽（SiO2）隔離層隔離噪聲

，成像質量相對CMOS 光電傳感器有一定優勢。

由於CMOS 圖像傳感器集成度高，各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴重，

噪聲對圖像質量影響很大。近年，隨著CMOS 電路降噪技術的不斷發展，

為生產高密度優質的CMOS 圖像傳感器提供了良好的條件

CCD(感光耦合元件)

單晶矽基片上呈二維排列的光電二級管及其傳輸電路構成

依光量多寡累積相對應的電荷，

並在感光結束後將各個電荷採序列的方式送到訊號放大器，

再轉成數為影像

CCD採用單一通道

→減少訊號放大時所產生的雜訊、解析度高

→感光效率慢、耗電量大

CCD的架構可分三層

第一層「微型鏡頭」：使CCD感光度大幅提升

第二層「分色濾色片(RGB濾色片)」：

    幫助 CCD 具備色彩辨識的能力

第三層「感光基板」：將穿透濾色層的光源轉換成電子訊號，

    並將訊號傳送到影像處理晶片，將影像還原

CMOS(互補式金屬氧化物半導體)

矽和鍺這兩種元素所做成的半導體

矽質晶圓模板上製出NMOS（n-type MOSFET）

和PMOS（p-type MOSFET）的基本元件

不需外加電壓來傳送電荷

→感光效率也較快、較省電

→當像素越多時，訊號容易干擾而出現雜訊