了解 CCD 和 CMOS 传感器技术

到目前为止，已经有很多文章介绍 CMOS 传感器技术相对于 CCD 传感器技术的优势，在日常生活中，人们几乎只看到 CMOS 传感器，但争论的故事似乎继续围绕着哪种传感器更好。 然而，实际上答案并不容易，因为答案取决于许多因素。 所考虑的方面取决于技术和市场，影响技术可行性和商业可行性。 摄影应用也非常多样化，导致要求也多种多样，有一些应用适合CMOS传感器，而另一些应用则适合CCD传感器。 在本文中，我们希望通过研究不同的情况，解释权衡并考虑成本因素，从几个方面澄清这个问题。

1.CCD和CMOS传感器的发展历史

首先，CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器是两种不同的传感器技术，用于将图像信号转换为数字图像，每种传感器技术都有其优点和缺点，不同的缺点使我们在不同的具体应用中具有优势。

这两种传感器技术都将光转换为静电信号，然后将其处理为数字信号。 在CCD技术中，每个像素中的电荷通过极少数的输出点（节点）转移，然后转换为电压信号，存储起来，然后作为模拟信号从传感器输出，所有像素都直接暴露在光线下，输出的均匀性更高（图像质量的决定因素）。 在CMOS技术中，每个像素都有自己的电荷电压转换器，传感器还包括放大器、噪声滤波器和数字化电路，通过这些电路输出信号是数字信号。 这些附加功能增加了设计的复杂性，同时也减少了像素暴露在光线下的面积。 当每个像素单独转换时，数字信号的均匀性会降低，但信号的并行处理给我们带来了更快的速度。

CCD 和 CMOS 都是在 20 世纪 60 年代末和 1970 年代开发的。 CCD技术最初更常用，因为它利用当时的传感器制造技术提供了更好的图像质量。 CMOS 技术需要更高的像素均匀性和更小的尺寸，而半导体制造商当时无法提供这种技术。 直到 20 世纪 90 年代，科学家们才能够创建合适的 CMOS 传感器设计。 这重新引起了科技界对 CMOS 传感器的兴趣，因为它们具有预期的特性：功耗低、适合片上相机集成、由于重复使用而生产成本低，可以使用目前商业化生产的逻辑门和存储器。 尽管在平衡这些优势的同时仍能产生良好的图像质量需要投入大量的时间、金钱和比以前更多的步骤，但 CMOS 传感器技术又回到了与 CCD 技术的竞争中。

2. CMOS传感器在消费类产品中的普及

凭借低功耗和集成到小型设备中的能力，CMOS传感器设计者将注意力集中在手机图像传感器领域（世界上消耗图像传感器最多的领域）。 大量投资投入到CMOS传感器和CMOS传感器制造领域的开发和改进。 这项投资的结果是我们看到了图像质量的巨大飞跃，以及像素尺寸的快速减小。 由此可以看出，在消费品和商品扫描相机领域，基于大多数可提及的标准，CMOS 技术的性能优于 CCD 技术。

3、机器视觉领域的CCD和CMOS传感器（工业图像处理）

在机器视觉领域，面型CMOS传感器和线传感器也继承了手机摄像头传感器技术的成果，从而逐渐取代CCD传感器。

可以简单地说，在机器视觉领域，最重要的两个评估因素是速度和噪声。 CMOS 和 CCD 技术的不同之处在于它们将信号从光信号转换为数字形式的方式。 对于 CMOS 传感器，像素的输出被设计为最大程度并行，从而限制了传感器和电路之间的瓶颈。 尽管经过改进，高速 CCD 传感器可以具有更多的输出，但仍然无法与 CMOS 传感器相比。 此外，电压信号输出的CCD传感器也比CMOS传感器的数字信号具有更高的噪声。

4. 然而，也有一些领域 CMOS 传感器无法优于 CCD 传感器

A。 红外成像：大多数 CMOS 传感器都是为捕获可见光范围内的光的应用而设计的，因此 CMOS 传感器的灵敏度不如 CCD 传感器。 如果我们增加 CMOS 传感器基板层的厚度，我们会提高传感器的灵敏度，但会降低图像分辨率。 相比之下，CCD传感器可以轻松增加外延层厚度而不影响图像分辨率。 因此，CCD 传感器似乎比 CMOS 传感器更合适。

b. 紫外线 (UV) 摄影：这两种传感器都有缺点，需要采取许多措施来提高图像质量。

5. CCD和CMOS传感器的成本比较

A。 对于需要根据特殊要求制造的传感器：CCD传感器比CMOS传感器具有更便宜的开发成本，因为CMOS传感器使用更昂贵的硅掩模，并且电路器件也更昂贵，因此在这种情况下定制CMOS传感器可能具有更好的性能功能，但有时 CCD 传感器仍然是最佳选择。

b. 从产量来看：尽管开发成本较高，但CMOS传感器因其产量大而具有较高的商业可行性，当产量大时，生产产品的低成本比开发产品的成本更重要。 ，因此CMOS传感器产品价格较低，因此更受欢迎。

C。 供货能力及供货保证：产品用户很难再留下已经停产的传感器，因此用户应考虑选择有能力长期供货的供应商。

六，结论

选择 CCD 或 CMOS 传感器从来都不是一件简单的任务，它取决于要求，并且每个应用都有不同的要求。 我们不仅需要在技术方面选择合适的产品，而且还需要在价格方面选择合适的产品。 因此，很难肯定地说CMOS传感器是否真的比CCD传感器更好。