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編者按:CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像元件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。對於監控攝影機來說,CCD是最核心的部件,相當於監控攝影機的眼睛。現階段CCD晶片市場如何?
按照成像色彩、解析度、靈敏度以及靶面尺寸的不同而有不同的分類。一般來說,大的CCD晶片,其相應的像素面積也較大,接收所攝光的面積增大,必然使像素輸出電荷增多,靈敏度上升,在弱光條件下具有較好的拍攝能力,容易使攝影機整體品質提高,圖像細部明顯細膩自然。而光學系統聚焦影像時的焦平面越小,則成像過程中丟失的細節就越多,得到的影像放大後細部過渡就可能有突變的現象,顯得不自然。
另外小尺寸CCD擁有更多的像素和更高的解析度也會導致單個畫素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。單個畫素的面積越小,其感光性能越低,信噪比越低,動態範圍越窄。每個像素上的資訊趨於與在它附近的像素的資訊混合(在電子學上這個概念叫做色度亮度干擾)。
CCD與CMOS的比較 |
CCD與CMOS的比較
互補性氧化金屬半導體CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的製造技術和一般電腦晶片沒什麼差別,主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶-電)和P(帶 電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。然而CMOS的缺點就是太容易出現雜點,這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時,由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。
CCD與CMOS不同工作原理
由兩種感光器件的工作原理可以看出,CCD的優勢在於成像品質好,但是由於製造工藝複雜,只有少數的廠商能夠掌握,所以導致製造成本居高不下,特別是大型CCD,價格非常高昂。
在相同解析度下,CMOS價格比CCD便宜,但是CMOS元件產生的圖像品質相比,CCD來說要低一些。CMOS感應器則作為低端產品應用於一些攝影機上。CMOS影像感測器的優點之一是電源消耗量比CCD低,CCD為提供優異的影像品質,付出代價即是較高的電源消耗量,為使電荷傳輸順暢,雜訊降低,需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像感測器將每一畫素的電荷轉換成電壓,讀取前便將其放大,利用3.3V的電源即可驅動,電源消耗量比CCD低。
CMOS影像感測器的另一優點,是與周邊電路的整合性高,可將ADC與訊號處理器整合在一起,使體積大幅縮小,例如,CMOS影像感測器只需一組電源,CCD卻需三或四組電源,由於ADC與訊號處理器的製程與CCD不同,要縮小CCD套件的體積很困難。但目前CMOS影像感測器首要解決的問題就是降低雜訊的產生,未來CMOS影像感測器是否可以改變長久以來被CCD壓抑的宿命,往後技術的發展是重要關鍵。
CCD的市場現狀
CCD更接近於人眼對視覺的工作方式。只不過人眼的視網膜是由負責光強度感應的杆細胞,和色彩感應的錐細胞,分工合作組成視覺感應。CCD經過長達三十多年的發展,大致的形狀和運作方式都已經定型。CCD的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊於最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產CCD的公司分別為:SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp,大半是日本廠商。全世界監控攝影機使用的CCD大多是日本製造的。前段時間日本地震,日本SONY、Sharp等廠商受到影響,全球監控攝影機的價格就隨之上漲。
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