什么是CMOS攝像機(jī)

　　攝像機(jī)從感光元件上來(lái)說(shuō)，可以分為CMOS攝像機(jī)和CCD攝像機(jī)，那么到底CMOS攝像機(jī)是什么呢?以下是小編為大家整理的什么是CMOS攝像機(jī)，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

　　CMOS攝像機(jī)是什么

　　CMOS傳感器是一種通常比CCD傳感器低10倍感光度的傳感器。因?yàn)槿搜勰芸吹?Lux照度(滿月的夜晚)以下的目標(biāo)，CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux，是CMOS傳感器感光度的3到10倍。

　　CMOS傳感器的感光度一般在6到15Lux的范圍內(nèi)，CMOS傳感器有固定比CCD傳感器高10倍的噪音，固定的圖案噪音始終停留在屏幕上好像那就是一個(gè)圖案，因?yàn)镃MOS傳感器在10Lux以下基本沒(méi)用，因此大量應(yīng)用的所有攝像機(jī)都是用了CCD傳感器，CMOS傳感器一般用于非常低端的家庭安全方面。

　　有2個(gè)例外，CMOS傳感器可以做得非常大并有和CCD傳感器同樣的感光度，CMOS傳感器非�？焖�，比CCD傳感器要快10到100倍，因此非常適用于特殊應(yīng)用如high ens DSC camera (Cannon D-30)或者高幀攝像機(jī)。

　　CMOS傳感器可以將所有邏輯和控制環(huán)都放在同一個(gè)硅芯片塊上，可以使攝像機(jī)變得簡(jiǎn)單并易于攜帶，因此CMOS攝像機(jī)可以做得非常小。

　　CMOS攝像機(jī)盡管耗能同樣或者高于CCD攝像機(jī)，但是CMOS傳感器使用很少的圓環(huán)如CDS,TG和DSP環(huán)，所以同樣尺寸的總能量消耗比CCD攝像機(jī)減少了1/2到1/4。

　　一般CCD攝像機(jī)的消耗12伏特/150到300毫安，因此比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍。

　　有趣的是，盡管CCD表示“電荷耦合器件”而CMOS表示“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”，但是不論CCD或者CMOS對(duì)于圖像感應(yīng)都沒(méi)有用，真正感應(yīng)的傳感器稱做“圖像半導(dǎo)體”，CCD和CMOS傳感器(暫且如此稱呼)實(shí)際使用的都是同一種傳感器“圖像半導(dǎo)體”，圖像半導(dǎo)體是一個(gè)P N結(jié)合半導(dǎo)體，能夠轉(zhuǎn)換光線的光子爆炸結(jié)合處成為成比例數(shù)量的電子。電子的數(shù)量被計(jì)算信號(hào)的電壓，光線進(jìn)入圖像半導(dǎo)體得越多，電子產(chǎn)生的也越多，從傳感器輸出的電壓也越高。

　　CCD稱為“電荷耦合器件” ，CCD實(shí)際上只是一個(gè)把從圖像半導(dǎo)體中出來(lái)的電子有組織地儲(chǔ)存起來(lái)的方法。

　　CMOS稱為“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”，CMOS實(shí)際上只是將晶體管放在硅塊上的技術(shù)，沒(méi)有更多的含義。傳感器被稱為CMOS傳感器只是為了區(qū)別于CCD傳感器，與傳感器處理影像的真正方法無(wú)關(guān)。

　　CMOS傳感器不需要復(fù)雜的處理過(guò)程，直接將圖像半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，因此就非常快。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得CMOS傳感器對(duì)于高幀攝像機(jī)非常有用，高幀速度能達(dá)到400到2000幀/秒。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于眺望高速移動(dòng)的物體非常有用，然而由于沒(méi)有高速的數(shù)字訊號(hào)處理器，所以市場(chǎng)上只有很少的高速攝像機(jī)并一般價(jià)格都非常高。

　　攝像頭種類：

　　一、CMOS，二、CCD；CMOS一般應(yīng)用在普通數(shù)碼設(shè)備中，CCD一般應(yīng)用高檔數(shù)碼設(shè)備中，都是光學(xué)成像，CCD比CMOS單位成像的效果要好。CCD鏡頭比CMOS顏色還原要好分辨率要高。

　　比較

　　CCD與CMOS

　　設(shè)計(jì)單一感光器感光器連接放大器

　　靈敏度同樣面積下高感光開(kāi)口小，靈敏度低

　　成本線路品質(zhì)影響程度高，成本高CMOS整合集成，成本低

　　解析度連接復(fù)雜度低，解析度高低，新技術(shù)高

　　噪點(diǎn)比單一放大，噪點(diǎn)低百萬(wàn)放大，噪點(diǎn)高

　　功耗比需外加電壓，功耗高直接放大，功耗低

　　由于構(gòu)造上的基本差異，我們可以表列出兩者在性能上的表現(xiàn)之不同。CCD的特色在于充分保持信號(hào)在傳輸時(shí)不失真（專屬通道設(shè)計(jì)），通過(guò)每一個(gè)像素集合至單一放大器上再做統(tǒng)一處理，可以保持資料的完整性；CMOS的制程較簡(jiǎn)單，沒(méi)有專屬通道的設(shè)計(jì)，因此必須先行放大再整合各個(gè)像素的資料。

　　整體來(lái)說(shuō)，CCD與CMOS兩種設(shè)計(jì)的應(yīng)用，反應(yīng)在成像效果上，形成包括ISO感光度、制造成本、解析度、噪點(diǎn)與耗電量等，不同類型的差異：

　　感光度

　　由于CMOS每個(gè)像素包含了放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路，過(guò)多的額外設(shè)備壓縮單一像素的感光區(qū)域的表面積，因此相同像素下，同樣大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會(huì)低于CCD。

　　成本

　　CMOS應(yīng)用半導(dǎo)體工業(yè)常用的MOS制程，可以一次整合全部周邊設(shè)施于單晶片中，節(jié)省加工晶片所需負(fù)擔(dān)的成本和良率的損失；相對(duì)地CCD采用電荷傳遞的方式輸出資訊，必須另辟傳輸通道，如果通道中有一個(gè)像素故障（Fail），就會(huì)導(dǎo)致一整排的訊號(hào)壅塞，無(wú)法傳遞，因此 CCD的良率比CMOS低，加上另辟傳輸通道和外加ADC等周邊，CCD的制造成本相對(duì)高于CMOS。

　　解析度

　　在第一點(diǎn)“感光度差異”中，由于CMOS每個(gè)像素的結(jié)構(gòu)比CCD復(fù)雜，其感光開(kāi)口不及CCD大，相對(duì)比較相同尺寸的 CCD與CMOS感光器時(shí)，CCD感光器的解析度通常會(huì)優(yōu)于CMOS。不過(guò)，如果跳脫尺寸限制，業(yè)界的CMOS感光原件已經(jīng)可達(dá)到1400萬(wàn)像素/全片幅的設(shè)計(jì)，CMOS技術(shù)在量率上的優(yōu)勢(shì)可以克服大尺寸感光原件制造上的困難，特別是全片幅24mm-by-36mm這樣的大小。

　　噪點(diǎn)

　　由于CMOS每個(gè)感光二極體旁都搭配一個(gè)ADC放大器，如果以百萬(wàn)像素計(jì)，那么就需要百萬(wàn)個(gè)以上的ADC放大器，雖然是統(tǒng)一制造下的產(chǎn)品，但是每個(gè)放大器或多或少都有些微的差異存在，很難達(dá)到放大同步的效果，對(duì)比單一個(gè)放大器的CCD，CMOS最終計(jì)算出的噪點(diǎn)就比較多。

　　耗電量

　　CMOS的影像電荷驅(qū)動(dòng)方式為主動(dòng)式，感光二極體所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由旁邊的電晶體做放大輸出；但CCD卻為被動(dòng)式，必須外加電壓讓每個(gè)像素中的電荷移動(dòng)至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12伏特（V）以上的水平，因此CCD還必須要有更精密的電源線路設(shè)計(jì)和耐壓強(qiáng)度，高驅(qū)動(dòng)電壓使CCD的電量遠(yuǎn)高于CMOS。

　　盡管CCD在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS，但不可否認(rèn)的CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。CMOS的低成本和穩(wěn)定供貨，成為廠商的最愛(ài)，也因此其制造技術(shù)不斷地改良更新，使得CCD與CMOS兩者的差異逐漸縮小。新一代的CCD朝向耗電量減少作為改進(jìn)目標(biāo)，CMOS系列，則開(kāi)始朝向大尺寸面積與高速影像處理晶片統(tǒng)合，藉由后續(xù)的影像處理修正噪點(diǎn)以及畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)，特別是Canon系列的EOSD30、 EOS300D的成功，足見(jiàn)高速影像處理晶片已經(jīng)可以勝任高像素CMOS所產(chǎn)生的影像處理時(shí)間與能力的縮短CMOS未來(lái)跨足高階的影像市場(chǎng)產(chǎn)品，前景可期。

　　市場(chǎng)銷售的數(shù)碼攝像頭中以CMOS感光器件的為主。在采用CMOS為感光元器件的產(chǎn)品中，通過(guò)采用影像光源自動(dòng)增益補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，自動(dòng)亮度、白平衡控制技術(shù)，色飽和度、對(duì)比度、邊緣增強(qiáng)以及伽馬矯正等先進(jìn)的影像控制技術(shù)，完全可以達(dá)到與CCD攝像頭相媲美的效果。受市場(chǎng)情況及市場(chǎng)發(fā)展等情況的限制，攝像頭采用CCD圖像傳感器的廠商為數(shù)不多，主要原因是采用CCD圖像傳感器成本高的影響。

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