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CCD与CMOS工业相机对比

时间:2012-07-29来源:shixinhua.com 作者:石鑫华 点击: 999999次

CCDCMOS工业相机对比

 
对比项目 CCD CMOS 主要原因
灵敏度 由于CMOS传感器的每个象素至少由一个感光二极管、一个放大器与一个A/D转换电路构成,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。而对于后期开发的背照式CMOS等CMOS产品,由于设计改善,可以将感光二极管放在表面,而其它电子元件放在下面,这样也可以有较高的灵敏度。
成本 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【Automatic Gain Control自动增益控制】、CDS(Correlated Double Sampling相关双取样电路)、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。
分辨率 CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂,其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平,因此,当我们比较相同尺寸的较小面积的CCD与CMOS传感器时,CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。而比较大面积的传感器时,情况却又不同,目前市面上能见到的大面积的CCD比较少见,较常见的为2/3’,连1’的都比较少见,而CMOS却在在面积尺寸上有较完美的表现,如全画幅、APS-C、M4/3系统等。1’及以上的尺寸,同样可以做到很高的分辨率,也可以将像元尺寸做大,以得到更好的图像效果。这在单反相机中比较常见。
噪声 由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器,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放在芯片边缘的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。
功耗 CMOS传感器的图像采集方式为主动式,感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出,但CCD传感器为被动式采集,需外加电压让每个象素中的电荷移动,而此外加电压通常需要达到12~18V;因此,CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加 Power IC),高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。
整合度 同成本,石鑫华视觉网shixinhua.com提供对比
采集速度 这里讲的采集速度,不是指采集单张所需要时间,而是指连拍速度。CCD由于需要电荷传递,因此其连续采集速度会低于CMOS。因此当像素较高时,如现在常用的1600万像素民用相机,CCD的连拍速度可能只有2帧每秒,但是CMOS的可能能做到10帧每秒。因此在做高速高分辨率图像采集分析时,一般优先选择CMOS的相机。
发展前景 较高 很高 由于技术原因,CCD目前行业内只有两家主流的厂商,一家为柯达,另一家为索尼。而柯达,已经在2012年的某个时候将其CCD部门出售给别人了。所以,目前市面上凡是使用CCD的相机,不管民用的还是工业用的,基本上都是SONY的CCD芯片。这就造成了CCD芯片的工业相机成本相对较贵,垄断对于其发展也是一个阻碍。反观CMOS芯片,由于制造简单,国内许多工厂都可以自己生产,因此设计制造使用CMOS的厂商要多于CCD,也正因为这样,其发展前景会更理想。同样分辨率的产品,CMOS的成本比CCD要省一半以上,也会推动CMOS的发展。
 
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