CCD與CMOS相機的區別

CCD，英文全稱：Charge coupled Device，中文全稱：電荷耦合元件，可以稱為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號。 CCD上植入的微小光敏物質稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數越多，其提供的畫面分辨率也就越高。

CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），
互補金屬氧化物半導體，電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數字集成電路的基本單元。應用在數字影像領域中，CMOS作為一種低成本的感光元件技術被發展出來，市面上常見的數碼產品，其感光元件主要就是CCD或者CMOS，尤其是低端攝像頭產品，而通常高端攝像頭都是CCD感光元件。

它們主要有以下區別：

1. 成像過程

CCD與CMOS圖像傳感器光電轉換的原理相同，他們最主要的差別在于信號的讀出過程不同；由于CCD僅有一個（或少數幾個）輸出節點統一讀出，其信號輸出的一致性非常好；而CMOS芯片中，每個像素都有各自的信號放大器，各自進行電荷-電壓的轉換，其信號輸出的一致性較差。但是CCD為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放大器的信號帶寬較寬，而在CMOS 芯片中，每個像元中的放大器的帶寬要求較低，大大降低了芯片的功耗，這就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。盡管降低了功耗，但是數以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲，這又是CMOS相對CCD的固有劣勢。

2. 集成性上

從制造工藝的角度看，CCD中電路和器件是集成在半導體單晶材料上，工藝較復雜，世界上只有少數幾家廠商能夠生產CCD晶元。CCD僅能輸出模擬電信號，需要后續的地址譯碼器、模擬轉換器、圖像信號處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路，集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的半導體材料上，這種工藝與生產數以萬計的計算機芯片和存儲設備等半導體集成電路的工藝相同，因此生產CMOS的成本相對CCD低很多。同時CMOS芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D轉換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上，只需一塊芯片就可以實現相機的的所有基本功能，集成度很高，芯片級相機概念就是從這產生的。隨著CMOS成像技術的不斷發展，有越來越多的公司可以提供高品質的CMOS成像芯片。

3. 速度上

CCD采用逐個光敏輸出，只能按照規定的程序輸出，速度較慢。CMOS有多個電荷-電壓轉換器和行列開關控制，讀出速度快很多，大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機。此外CMOS 的地址選通開關可以隨機采樣，實現子窗口輸出，在僅輸出子窗口圖像時可以獲得更高的速度。

4. 噪聲上

CCD技術發展較早，比較成熟，采用PN結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對CMOS光電傳感器有一定優勢。

審核編輯：符乾江