CMOS图像传感器和CCD是CMOS图像传感器的应用领域(附2022年排行榜前十名单)

CMOS图像传感器是典型的固态成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由图像传感器阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等组成。这些部件通常集成在同一个硅片上。工作过程可分为复位、光电转换、积分和读出。接下来详细告诉你cmos图像传感器的应用领域是cmos图像传感器还是ccd？

:CCD用

1.cmos图像传感器和ccd哪个好

CMOS的主要优点是省电。与二极管组成的CCD不同，CMOS电路几乎没有静态功耗，只有电路接通时才有。这使得CMOS的功耗只有普通CCD的1/3左右，有助于改善人们对数码相机“电老虎”的不良印象。CMOS的主要问题是在处理CCD传感器快速变化的图像时，电流变化太频繁，会过热。暗电流抑制得好，问题不大；如果抑制不好，会非常容易有噪音。

另外，CMOS和CCD的图像数据扫描方式有很大的不同。例如，如果分辨率为300万像素，CCD传感器可以连续扫描300万个电荷。扫描方式很简单，就像从一个人手中把一个桶传递给另一个人，最后一次数据扫描完成后信号才能放大。CMOS传感器的每个像素都有一个放大器，可以将电荷转换为电信号。因此，CMOS传感器可以逐像素地放大信号，并且通过这种方法可以节省任何无效的传输操作，因此只需要少量的能量消耗就可以进行快速的数据扫描，并且噪声也降低了。这是佳能的全电荷转移技术，以像素为单位。

CCD传感器和CMOS传感器作为两种图像传感器被广泛使用。两者都是利用光电二极管进行光电转换，将图像转换成数字数据，但主要区别在于数字数据传输方式的不同。

CCD传感器每一行每个像素的电荷数据会依次传输到下一个像素，由底部输出，再由传感器边缘的放大器放大输出；在CMOS传感器中，每个像素与一个放大器和一个A/D转换电路相邻，数据以类似于存储电路的方式输出。

造成这种差异的原因在于：CCD的特殊技术可以保证数据在传输过程中不会失真，所以每个像素的数据可以汇聚到边缘，然后被放大；而CMOS工艺的数据在传输距离较长的情况下会产生噪声，需要先进行放大，再对每个像素的数据进行积分。

由于数据传输方式不同，CCD和CMOS传感器在效率和应用上有很多不同，包括：

1.灵敏度差异：

由于CMOS传感器的每个像素由四个晶体管和一个光敏二极管(包括放大器和A/D转换电路)组成，每个像素的感光面积远小于像素本身的表面积，所以在像素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度低于CCD传感器。

2.成本差异：

由于CMOS传感器采用一般半导体电路中最常用的CMOS技术，外围电路(如AGC、CDS、时序发生器或DSP)可以很容易地集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本。另外，由于CCD是以电荷转移的方式传输数据，只要一个像素跑不了，一整行数据都传输不了。因此，CCD传感器的成品率控制要比CMOS传感器困难得多，即使是有经验的厂商也很难在产品出来后的半年内突破50%的水平。所以CCD传感器的成本会比CMOS传感器高。

3.分辨率差异：

CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，其像素大小很难达到CCD传感器的水平。因此，在比较相同尺寸的CCD和CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常优于CMOS传感器。比如市面上的CMOS传感器可以达到210万像素的最高水平(OmniVision的OV2610，2002年6月推出)，尺寸为1/2英寸，像素尺寸为4.25m，但索尼在2002年12月推出了ICX452，尺寸与OV2610相似(1/1.8英寸)，但分辨率为513万像素。

4.噪音差异：

因为CMOS传感器的每个光敏二极管都需要配一个放大器，而放大器是模拟电路，所以很难保持每个放大器的结果一致。所以相对于芯片边缘只有一个放大器的CCD传感器，CMOS传感器的噪声会增加很多，影响图像质量。

5.功耗差异：

CMOS传感器的图像采集方式是主动的，光敏二极管产生的电荷会被晶体管直接放大输出，而CCD传感器是被动的，需要一个外加电压来移动每个像素中的电荷，这个外加电压通常需要达到12 ~ 18v；因此，除了CCD传感器的电源管理电路设计困难(需要额外的电源IC)之外，较高的驱动电压使其功耗远高于CMOS传感器。比如OmniVision推出的OV7640(1/4寸，VGA)运行速度为30 fps，功耗仅为40mW；而致力于低功耗CCD传感器的三洋公司推出的1/7英寸CIF产品功耗仍在90mW以上。所以CCD的发热量比CMOS大，不能长时间在阳光下工作。综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制方面优于CMOS传感器，而CMOS传感器具有低成本、低功耗、高集成度的特点。但是随着CCD和CMOS传感器技术的进步，两者之间的差异在逐渐缩小。比如CCD传感器在功耗上做了改进以应用于移动通信市场(这个领域的代表是三洋)；CMOS传感器在提高分辨率和灵敏度方面不足，使其可以应用于更高端的图像产品。

2.cmos图像传感器的应用领域

CMOS图像传感器的应用

1.数码相机

数百年来，人们一直使用胶片照相机。自20世纪80年代以来，人们利用高科技开发了无胶片CCD数码相机。传统的胶片照相机发生了根本性的变化。可电控写入的廉价FLASH ROM的出现，低功耗低价格的CMOS摄像头的出现。打开数码相机的新局面。下图右侧显示了数码相机的功能框图。

从图中可以看出，数码相机的内部装置与传统相机完全不同。彩色CMOS相机在电子快门的控制下，拍摄一张照片并存储在DRAM中，然后传输到FLASH ROM中存储。根据FLASH ROM的容量和图像数据的压缩级别，可以确定可以存储的照片数量。如果把ROM换成PCMCIA卡，就可以通过换卡来扩展数码相机的容量，就像换胶卷一样，把数码相机的数码图像信息转移到PC的硬盘上存储，大大方便了照片的存储、检索、处理、编辑和传输。

2.CMOS数码相机

USB摄像头由美国Omni Vison公司推出的OV7610 CMOS彩色数字图像芯片、OV511高级摄像头和USB接口芯片组成，分辨率为640 x 480，适用于通用串行总线传输的视频系统。OV511 advanced camera的引入，使得PC可以更实时的获取大量的视频信息，其压缩芯片的压缩比可以达到7:1，从而保证了图像传感器到PC的快速图像传输。对于CIF图像格式，OV511可以支持高达每秒30帧的传输速率，减少了通常在低带宽应用中出现的图像抖动。OV511作为高性能USB接口控制器，具有足够的灵活性，适用于视频会议、视频邮件、计算机多媒体和安全监控等应用。

3.其他领域的应用

CMOS图像传感器是一种多功能传感器。因为它具有CCD图像传感器的性能，可以进入CCD的应用领域，但又有自己独特的优势，所以开辟了许多新的应用领域。除了上述主要应用之外，CMOS图像传感器还可以应用于数码相机和小型医用相机。例如，心脏外科医生可以在病人的胸部安装一个小的“硅眼”来监测手术后的手术效果，但CCD很难实现这种应用。

4.在x光机市场的应用

在牙科x光机市场上，用于从口腔内部拍摄1 ~ 2颗牙齿x光片的小型CMOS传感器在欧洲已经达到实用水平，在美国也正在推广。在从口腔外部拍摄全景X射线的x光机领域，CCD传感器在未来仍将是主要的。

摘要

从与CCD的比较入手，介绍了CMOS图像传感器器件物理层面的原理、性能、优缺点及对策。然后，讨论了CMOS图像传感器的市场现状和一些应用领域。由此可见，作为一种新型半导体器件，CMOS以其自身的特点显示出巨大的优势和潜力，并且这种潜力在不久的将来还会进一步发挥出来。