CCD對比CMOS傳感器優(yōu)劣之分淺析

CCD及CMOS在從事機(jī)器視覺或攝影等行業(yè)的朋友來說一點(diǎn)也不陌生，目前雖然在價格上CMOS更有優(yōu)勢并且在技術(shù)上的進(jìn)步也在穩(wěn)步推進(jìn)當(dāng)中，但CCD在一些重點(diǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用并不見減少。

圖像傳感器有CCD和CMOS兩種，是機(jī)器視覺攝像機(jī)最為核心的部件。由于其工藝不同，特性相差很大。CCD具有低照度效果好、信噪比高、通透感強(qiáng)、色彩還原能力佳等優(yōu)點(diǎn)，在交通、醫(yī)療等高端領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

CCD廣泛應(yīng)用在數(shù)碼攝影、天文學(xué)，尤其是光學(xué)遙測技術(shù)、光學(xué)與頻譜望遠(yuǎn)鏡，和高速攝影技術(shù)如Luckyimaging。CCD在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和掃描儀中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機(jī)中使用的是點(diǎn)陣CCD，即包括x、y兩個方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個方向，y方向掃描由掃描儀的機(jī)械裝置來完成。

如今，CCD圖像傳感器除了大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)外，還廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、掃描儀，以及工業(yè)視覺檢測等領(lǐng)域。此外，在醫(yī)學(xué)中為診斷疾病或進(jìn)行顯微手術(shù)等而對人體內(nèi)部進(jìn)行的拍攝中，也大量應(yīng)用了CCD圖像傳感器及相關(guān)設(shè)備。

在今日，CMOS制造工藝也被應(yīng)用于制作數(shù)碼影像器材的感光元件，尤其是片幅規(guī)格較大的單眼數(shù)碼相機(jī)。雖然在用途上與過去CMOS電路主要作為固件或計(jì)算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOS的工藝，只是將純粹邏輯運(yùn)算的功能轉(zhuǎn)變成接收外界光線后轉(zhuǎn)化為電能，再透過芯片上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將獲得的影像訊號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)碼訊號輸出。

目前，但由于CMOS在價格上的優(yōu)勢相比于CCD非常明顯，在平常生活中的應(yīng)用CMOS的范圍要大的多。但CMOS會徹底取代CCD嗎，這個問題也許在我們看了下面的幾點(diǎn)分析或許有一個較為明確的答案。

1、高質(zhì)量監(jiān)控環(huán)境

由于放大器眾多，CMOS在每個像素點(diǎn)的一致性上顯然要明顯差別于CCD芯片產(chǎn)品。而在一些高細(xì)節(jié)的追求中，CMOS顯然與CCD相比有種心有余而力不足的感覺。多以在一些還原度要求高，或者是對細(xì)節(jié)把握更強(qiáng)的監(jiān)控場所來說，CCD依然很難被CMOS所取代。

2、低照度環(huán)境

CCD傳感器的特點(diǎn)在于因?yàn)橛兄蟮母泄庠?，而帶來更加?qiáng)勁的低照度能力。因此，雖然大家在高清中對于CMOS更加的期待，不過在一些樓梯間，地下車場或者夜視監(jiān)控等環(huán)境的工作中，CCD顯然還要比CMOS有著更加出色的發(fā)揮。

同時，四十年來，CCD器件及其應(yīng)用技術(shù)的研究取得了驚人的進(jìn)展，特別是在圖像傳感和非接觸測量領(lǐng)域的發(fā)展更為迅速。隨著CCD技術(shù)和理論的不斷發(fā)展，CCD技術(shù)應(yīng)用的廣度與深度必將越來越大。CCD是使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料集成，它能夠根據(jù)照射在其面上的光線產(chǎn)生相應(yīng)的電荷信號，在通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成“0”或“1”的數(shù)字信號，這種數(shù)字信號經(jīng)過壓縮和程序排列后，可由閃速存儲器或硬盤卡保存即收光信號轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的電子圖像信號，可對被測物體進(jìn)行準(zhǔn)確的測量、分析。

不過，2012年CMOS圖像傳感器的銷售額將達(dá)到63億美元，比2011年增長8%。而2011年銷售額為63億美元，較2010年增長29%，打破了2008年的46億美元的最高歷史記錄。

最重要的是，2011年的增長是自2006年以來CMOS圖像傳感器市場首次實(shí)現(xiàn)連續(xù)增長。2009年與2007年，由于拍照手機(jī)的庫存更正，CMOS圖像傳感器市場銷售額分別下降了16%和14%。

十年前，因?yàn)榕恼帐謾C(jī)和筆記本嵌入式攝像頭的迅速擴(kuò)張，CMOS圖像傳感器市場銷售額迅速上漲，五年前又由于市場趨于飽和而開始下滑，從而導(dǎo)致一部分制造商放棄了CMOS圖像傳感器市場。

然而，由于新應(yīng)用的層出不絕又導(dǎo)致了CMOS傳感器巨頭之間的新一輪激烈競爭。在日本，分別排在第三名和第五名的索尼和東芝都提高了300mm晶圓廠的產(chǎn)能。盡管增長緩慢，拍照手機(jī)仍然是CMOS傳感器的最大市場。

縱觀行業(yè)發(fā)展，由于CCD圖像傳感器其成像方面的優(yōu)勢，在很長時間內(nèi)還會延續(xù)采用，但同時由于其成本高、功耗大也制約了其市場發(fā)展的空間?？梢哉fCMOS與CCD的各領(lǐng)風(fēng)騷，雖然彼此優(yōu)勢明顯，卻又無法將對方取代，在各自擅長的領(lǐng)域各顯身手。