ccd图像传感器CCD传感器的工作原理

数码相机中的两种图像传感器CCD和CMOS的区别是什么？

CCD CCD使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。

当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。

只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。

CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。

CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。

目前有能力生产 CCD 的公司分别为：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本厂商。

目前主要有两种类型的CCD光敏元件，分别是线性CCD和矩阵性CCD。

线性CCD用于高分辨率的静态照相机，它每次只拍摄图象的一条线，这与平板扫描仪扫描照片的方法相同。

这种CCD精度高，速度慢，无法用来拍摄移动的物体，也无法使用闪光灯。

矩阵式CCD，它的每一个光敏元件代表图象中的一个像素，当快门打开时，整个图象一次同时曝光。

通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。

一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中，相近的像素使用不同颜色的滤镜。

典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。

这两种排列方式成像的原理都是一样的。

在记录照片的过程中，相机内部的微处理器从每个像素获得信号，将相邻的四个点合成为一个像素点。

该方法允许瞬间曝光，微处理器能运算地非常快。

这就是大多数数码相机CCD的成像原理。

因为不是同点合成，其中包含着数学计算，因此这种CCD最大的缺陷是所产生的图象总是无法达到如刀刻般的锐利。

CMOS CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。

CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

CMOS图像传感器与CCD图像传感器有什么不同?各有什么优缺点?

感光元件工作原理 电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。

当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

CCD和传统底片相比，CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。

只不过，人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞，分工合作组成视觉感应。

CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。

CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。

目前有能力生产 CCD 的公司分别为：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp，大半是日本厂商。

互补性氧化金属半导体CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。

CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

两种感光元件的不同之处 由两种感光元件的工作原理可以看出，CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。

同时，这几年来，CCD从30万像素开始，一直发展到现在的600万，像素的提高已经到了一个极限。

在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用CCD感应器，厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。

一时间，是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。

CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低，CCD为提供优异的影像品质，付出代价即是较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果。

但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用3.3V的电源即可驱动，电源消耗量比CCD低。

CMOS影像传感器的另一优点，是与周边电路的整合性高，可将ADC与讯号处理器整合在一起，使体积大幅缩小，例如，CMOS影像传感器只需一组电源，CCD却需三或四组电源，由于ADC与讯号处理器的制程与CCD不同，要缩小CCD套件的体积很困难。

但目前CMOS影像传感器首要解决的问题就是降低噪声的产生，未来CMOS影像传感器是否可以改变长久以来被CCD压抑的宿命，往后技术的发展是重要关键。

CCD图像传感器的原理及应用

原理：CCD传感器是一种新型光电转换器件，它能存储由光产生的信号电荷。

当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。

它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。

它具有光电转换、信息存贮和延时等功能，而且集成度高、功耗小，已经在摄像、信号处理和存贮3大领域中得到广泛的应用，尤其是在图像传感器应用方面取得令 CCD传感器人瞩目的发展。

应用：有很多，照相机、PC摄像头等等，当然这些也有用CMOS Image传感器

CCD和CMOS传感器相比较，到底有哪些优点和缺点？

1、CCD传感器比起CMOS传感器的优点在于： 单个感光元件比较大，所以成像色彩比起CMOS传感器更艳丽和细腻。

2、CCD传感器比起CMOS传感器的缺点在于： CCD传感器不能满足现在拍照的高像素要求，现在稍微高端点的数码相机已经全面使用CMOS传感器。

CCD传感器定义： CCD传感器使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD传感器的工作原理

电荷祸合器件 CCD的基本原理是在一系列 MOS电容器金属电极上，加以适当的脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成“势阱”的运动，进而达到信号电荷(少数载流子)的转移。

如果所转移的信号电荷是由光像照射产生的，则 CCD具备图像传感器的功能;若所转移的电荷通过外界注入方式得到的，则 CCD还可以具备延时、信号处理、数据存储以及逻辑运算等功能。

CCD的基本单元是MOS电容器，这种电容器能存贮电荷。

以P型硅为例，在P型硅衬底上通过氧化在表面形成SiO2层，然后在SiO2 上淀积一层金属为栅极，P 型硅里的多数载流子是带正电荷的空穴，少数载流子是带负电荷的电子，当金属电极上施加正电压时，其电场能够透过SiO2绝缘层对这些载流子进行排斥或吸引。

于是带正电的空穴被排斥到远离电极处，剩下不能移动的带负电的少数载流子在紧靠SiO2层形成负电荷层（耗尽层），这种现象便形成对电子而言的陷阱，电子一旦进入就不能复出，故又称为电子势阱。