固體圖像傳感器CMOS與CCD的區(qū)別
市場上應用的固體圖像傳感器主要有CCD與CMOS兩種。本文從技術(shù)性能的角度、器件的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)、原理、應用、生產(chǎn)制造的工藝與設備等方面將兩者作比較。
由于CMOS成像器件的體積小、耗電低,也用于保安隱蔽式監(jiān)控攝像以及作交互式玩具的“眼睛”。此外,還可開辟醫(yī)療市場應用,如CMOS用后即丟式攝像機(像藥丸大小),讓患者吞下,它就會經(jīng)過胃、小腸及大腸,隨糞便排出體外。當攝像機穿越體內(nèi)時,它會自己發(fā)光照明,每秒鐘拍攝兩張像片,并以無線電波傳到病人皮帶上掛著的記錄器內(nèi)。醫(yī)生再把數(shù)據(jù)化的影像傳送到計算機上。攝像機電池可使用8個小時,足以拍攝整個的小腸(因小腸的檢查一直是“盲點”)。顯然,這是CCD做不到的。 CMOS成像器件在VGA等級以上的分辨率表現(xiàn),一直不如CCD來得優(yōu)異,因為高像素的CMOS成像器件必須要降低噪聲與提高靈敏度才能面對CCD的競爭。但CMOS成像器還可利用它的優(yōu)勢,即結(jié)合感光與影像處理以及辨識功能,使它成為一種高附加價值的智能型影像傳感器,而應用在一些較特殊的用途上,如機器視覺、人體面貌與指紋識別、動態(tài)檢測等。 結(jié)語 CMOS圖像傳感器與CCD相比有很多突出的特點,如體積小、功耗低、成本低、能單芯片集成系統(tǒng)、能隨機存取、無損讀取、抗光暈圖像無拖尾、高幀速、高動態(tài)范圍等。因此,CMOS圖像傳感器有著不可抗拒的廣闊的市場誘惑力和良好的發(fā)展前景。 為擴大CMOS成像器件在行動影像通訊設備(如筆記本電腦、PDA、PHS等)應用市場的占有率,及配合便攜式產(chǎn)品市場的發(fā)展,集成化、小體積、低成本、低耗電仍是今后發(fā)展的重點。VGA的等級,耗電量已往100mw以下發(fā)展;CIF等級往40mw以下;QCIF等級往25mw以下突破。在單一電源的低工作電壓方面,目前已有廠商開發(fā)出2.8V。 另一發(fā)展方向是結(jié)合集成感光與影像處理以及辨識功能,使CMOS成為一種高附加價值的智能型影像傳感器而應用在較特殊的用途上(如機器視覺、動態(tài)檢測與自動辨識等)。 CMOS成像傳感器要想在百萬像素以上的數(shù)字相機與數(shù)字攝影機市場取代CCD,必須從降低噪聲與提高靈敏度方面著手,在分辨率上要有所突破。 現(xiàn)在,CMOS圖像傳感器正朝著高分辨率、高動態(tài)范圍、高靈敏度、高幀速、集成化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展,F(xiàn)在,二種階躍的復位柵電壓技術(shù)能將CMOS中的有源像素傳感器(APS)的動態(tài)范圍提高到90dB以上,利用線性-對數(shù)輸出模式,以及CMOS-DPS技術(shù),還可使動態(tài)范圍提高到120dB;而一般的CCD僅為66dB左右。種種跡像表明:圖像傳感器的領(lǐng)域正面臨著一個重大轉(zhuǎn)折,盡管從目前的狀況看,CMOS與CCD圖像傳感器的應用市場仍然有一個分界,但這個界限似乎越來越模糊。隨著300萬像素以上的CMOS圖像傳感器的上市,圖像傳感器即將進入“CMOS時代”。而CMOS在制成高像素方面也有著一定的優(yōu)勢。 隨著視頻監(jiān)控技術(shù)向智能化的發(fā)展,高清監(jiān)控正是以一種高姿態(tài)、高要求進入我們的世界。目前,高清網(wǎng)絡攝像機已成為一種必然趨勢。許多廠家都爭先恐后地推出自己的高清網(wǎng)絡攝像機。雖然,目前廣泛使用的感光元件仍是CCD,但CCD響應速度較低,不適用于高清監(jiān)控攝像機采用的高分辨率逐行掃描方式,因此高清監(jiān)控攝像機需普遍采用CMOS作為感光元件。而目前致力于CMOS研究的廠商已經(jīng)研發(fā)出720P與1080P專用的CMOS器件,其寬動態(tài)、強光抑制、靈敏度等性能都得到很大程度改善。 由于CMOS圖像傳感具有體積小、功耗低、集成度高、動態(tài)范圍寬、有USB計算機接口、能作成DPS、自動記時、隨機存取、無損讀取、抗光暈和耐輻射等特點,而有不可抗拒的廣闊的市場誘惑力和比CCD更加廣泛的應用發(fā)展前景。 |
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