Разница между CCD и CMOS камерой

Разница между CCD и CMOS камерой

1. Процесс визуализации

Принцип фотоэлектрического преобразования между CMOS и CCD-датчиком изображения аналогичен, и их главное отличие состоит в том, что процесс считывания сигнала отличается. Согласованность выходного сигнала ПЗС очень хорошая с одним (или несколькими) выходными узлами. В микросхеме CMOS согласованность выходного сигнала плохая, потому что каждый пиксель имеет собственный усилитель сигнала, выполняющий преобразование напряжения заряда.

Однако для считывания всего сигнала изображения ПЗС-матрице требуется широкая полоса пропускания сигнала выходного усилителя. В микросхеме CMOS полоса пропускания усилителя в каждом пикселе меньше, что значительно снижает энергопотребление микросхемы. Это основная причина, по которой потребляемая мощность CMOS чипа ниже, чем у CCD. Несмотря на снижение энергопотребления, несогласованность миллионов усилителей приводит к более высокому фиксированному шуму, что является недостатком CMOS по сравнению с CCD.

2. Интеграция

С точки зрения производственного процесса, схемы и устройства в ПЗС интегрируются на полупроводниковых монокристаллических материалах, и этот процесс является сложным. Лишь несколько производителей в мире могут производить пластины CCD, такие как DALSA, Sony, Panasonic и т. Д. CCD может выводить только аналоговые электрические сигналы, для чего требуется последующий декодер адреса, аналоговый преобразователь и процессор сигналов изображения. Кроме того, необходимо предоставить три группы схем управления синхронными часами источника питания с различными напряжениями с очень низкой степенью интеграции.

КМОП интегрирована на пластину из мономерного материала, называемого оксидом металла. Этот процесс аналогичен производству десятков тысяч полупроводниковых интегральных схем, таких как компьютерные микросхемы и запоминающие устройства. Поэтому стоимость КМОП звукового поля намного ниже, чем у ПЗС. В то же время CMOS-чип может объединять в одном чипе усилитель сигнала изображения, схему считывания сигнала, схему аналого-цифрового преобразования, процессор сигналов изображения и контроллер. Только один чип может реализовать все основные функции камеры с высокой степенью интеграции. Отсюда и концепция камеры на уровне микросхемы. С постоянным развитием технологии формирования изображений CMOS все больше и больше компаний могут предоставлять высококачественные чипы CMOS изображений, включая микронные, CMOS, Cypress и т. Д.

3. Скорость

Что касается скорости, ПЗС принимает один за другим светочувствительный вывод, который может выводиться только в соответствии с указанной программой, и скорость низкая.

CMOS имеет несколько преобразователей напряжения заряда и управление переключателем столбцов строк, а скорость считывания намного выше. В настоящее время большинство высокоскоростных камер со скоростью выше 500 кадров в секунду являются КМОП-камерами. Кроме того, переключатель строба адреса CMOS может производить выборку случайным образом для реализации вывода подокна, и более высокая скорость может быть получена, когда выводятся только изображения подокна.

4. Шум

Благодаря раннему развитию и зрелости технологии ПЗС, для изоляции шума используется изоляционный слой PN-перехода или кремнезема (SiO2), а качество изображения имеет определенные преимущества по сравнению с фотоэлектрическим датчиком CMOS. Из-за высокой степени интеграции датчика изображения CMOS расстояние между компонентами и цепями очень мало, помехи серьезные, а шум оказывает большое влияние на качество изображения. В последние годы, благодаря непрерывному развитию технологии шумоподавления КМОП-схем, она обеспечивает хорошие условия для производства КМОП-датчиков изображения высокой плотности и высокого качества.

5. Принцип визуализации

CMOS (дополнительный металлооксидный полупроводник) играет важную роль в полупроводниковой технологии микропроцессоров, флэш-памяти и интегральных схем специального назначения (ASIC). КМОП, как и ПЗС, представляет собой полупроводник, который можно использовать для определения изменения света. КМОП - это в основном полупроводник из кремния и германия, который реализует основные функции через отрицательно заряженные и положительно заряженные транзисторы на КМОП. Ток, генерируемый этими двумя дополнительными эффектами, может быть записан и преобразован в изображение микросхемой обработки.

CMOS имеет относительно простую структуру и тот же производственный процесс, что и существующая крупномасштабная интегральная схема, поэтому стоимость производства может быть снижена. В принципе, сигнал CMOS - это сигнал заряда в единицах измерения точки, а сигнал CCD - это сигнал тока в единицах измерения поведения. Первый более чувствителен, быстрее и экономичнее. В настоящее время качественная КМОП не хуже обычной ПЗС, но в настоящее время развитие КМОП-технологии не созрело. Эта высококачественная CMOS применяется только в профессиональных цифровых камерах. Многие низкокачественные цифровые камеры начального уровня используют дешевую и низкокачественную КМОП-матрицу, и качество их изображения относительно низкое. Одним из недостатков является то, что он слишком подвержен шуму, что в основном связано с тем, что ранняя конструкция приводит к перегреву CMOS из-за слишком частых изменений тока при обработке быстро меняющихся изображений. 

Следовательно, если вы покупаете бытовую цифровую камеру, вам все равно придется выбрать ПЗС-матрицу в качестве датчика изображения.