随着价格下降,数码相机已变得极为普遍。价格下跌的原因之一是CMOS图像传感器的推出。CMOS传感器的制造成本比CCD传感器便宜得多。
CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的出发点都是一样的--它们必须将光转化为电子。一种简化的方式来思考数码相机(或摄像机)中使用的传感器,就是把它想象成有一个由数千或数百万个微小的太阳能电池组成的二维阵列,每一个太阳能电池都会把图像中一小部分的光转化为电子。CCD和CMOS设备都使用各种技术来执行这项任务。
下一步是读取图像中每个单元的数值(累计电荷)。在CCD器件中,电荷实际上是在芯片上传输,并在阵列的一角读取。一个模数转换器将每个像素的值转化为数字值。在大多数CMOS器件中,每个像素处都有几个晶体管,使用更传统的导线放大和移动电荷。CMOS方式更加灵活,因为每个像素都可以单独读取。
CCD使用一种特殊的制造工艺来创造在芯片上传输电荷而不失真的能力。这种工艺使得传感器在保真度和光敏度方面的质量非常高。另一方面,CMOS芯片使用传统的制造工艺来制造芯片--与制造大多数微处理器的工艺相同。由于制造工艺的不同,CCD和CMOS传感器之间一直存在着一些明显的差异。
如上所述,CCD传感器可以创建高质量、低噪音的图像。传统的CMOS传感器,更容易受到噪声的影响。
因为CMOS传感器上的每个像素都有几个晶体管紧挨着,所以CMOS芯片的光灵敏度往往比较低。许多打到芯片上的光子会打到晶体管上,而不是打到光电二极管上。传统上,CMOS的功耗很小。在CMOS中实现传感器可以得到一个低功耗的传感器。
CCD使用的是一种消耗大量功率的工艺。CCD的功耗是同等CMOS传感器的100倍。
CMOS芯片几乎可以在任何标准的硅生产线上制造,因此与CCD传感器相比,CMOS芯片的价格往往非常便宜。
CCD传感器的量产时间较长,所以更加成熟。它们往往具有更高的质量和更多的像素。
基于这些差异,你可以看到CCD往往用于专注于高质量图像的相机,具有大量像素和出色的感光性。CMOS传感器传统上质量较低,分辨率较低,感光度也较低。现在CMOS传感器已经被改进,并应用到某些相机中达到与CCD器件接近同等水平。CMOS相机通常价格较低,电池寿命长。