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数码图像传感器强敌对手:CMOS和CCD(上)
作者: 来源: 时间:2001-3-30
    在这个领域中,各主要数码相机制造商要保持其在业界的领先地位必然要在图像处理技术、高质量图像记录的芯片上不断地改进,新的挑战者往往在成本和功能上进行竞争。

在这个领域中,各主要数码相机制造商要保持其在业界的领先地位必然要在图像处理技术、高质量图像记录的芯片上不断地改进,新的挑战者往往在成本和功能上进行竞争。这样一场依附于芯片处理和各种新型图片处理应用的战争将要持续几十年吗?也许会吧。

在所有传感器制造商中,柯达同时提供CCD和CMOS图片传感器。但竞争对手们都有强势和弱势。不管消费者在购买数码相机时是否会问销售人员外形漂亮的数码相机是由CMOS的还是CCD的,了解这两种新技术对于图片处理业务来说是非常重要的。因为它们并不会象一些人所说的,某种传感器终将代替另一种传感器,而是由它们共同缔造数码图片处理的未来。

技术详解

CMOS和CCD都基于硅产品制造厂,使用的设备也非常相似,但由于工序和设计结构不同,使得这两种传感器在功能和性能上存在着很大的不同。

CCD发展于20年纪七、八十年代。作为当时的图片处理应用设计,CCD技术和结构设计主要考虑到最佳光学属性和图片质量方面的因素。CCD技术还在进步当中,在追求图片质量或市场份额方面,它已经并且还将占据着一定的优势。

CCD包含有像点,通常以横竖线短阵形式排列,各像点包含一个光电二极管和控制相邻电荷的单元,光电二极管将光(光子)转化成电(电子),聚焦的电子数量相应于光线强度,一般来说,光线同时在成像器上聚集,并转换成各自独立的电荷包单元。

接下来为电荷读取。各行数据资料被转移到一个单独、垂直电荷传输的缓存器中,各行电荷包被连续读取,并由电荷-电压转换和放大器进行传感,这种结构可产生低噪音、高性能的成像,这是一种最优化的组合,远远比其它电子硅的性能要好。

CMOS和CCD传感器比较

CMOS和CCD传感器结构

CMOS传感器则是用标准硅处理方法加工而成的。外围电子设计,如数码逻辑时钟驱动、模/数转化器可组合于同样的加工程序中。CMOS传感器得益于整个半导体产业加工处理技术和材料应用的提高。

为获得这些优点,CMOS传感器结构中,实像存储器单元或面板那样进行排列。每个象点包含一个将光转换为电子的光电二极管、电荷/电压转化单元、重新设置和选择晶体管以及一个放大器工具,覆盖整个传感器的是一格金属互连器(以使用计时和读取信号)以及一列输出信号互连器,这些列与一套解码和读取电子相连。这样,电子由像素陈列外围的列排列,这些结构使用简单的X-Y排位技术读取整个陈列,小单元甚至单个像素中的信号。

待续:下一篇《数码图像传感器强敌对手:CMOS和CCD(下)》



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