CCD与CMOS图像传感器技术简介

CCD知识简介 CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器件）是一种常用的图像采集和处理技术，它可以将实物转换为数字图像。整个过程可以分为三个部分：图像采集、图像处理和图像显示。 在图像采集阶段，CCD将实物转换为光子，然后将光子转换为电荷。电荷再被转换为模拟电压信号，然后通过A/D转换器转换为数字信号。最后，数字信号被传输到显示设备上，显示出图像。 CCD工作原理是通过感光单元将光子转换为电荷，然后将电荷转换为电压信号。CCD的感光单元是一个由金属-氧化物-半导体组成的电容器，简称MOS结构。当有光子射到CCD的光电转换层时，CCD表面就会产生电荷。因为每个CCD单元都是一个电容器，所以它能储存电荷。 CCD与CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）是两种常用的图像采集技术。CCD和CMOS的最大区别是CMOS的电荷到电压转换过程是在每个像素上完成的，而CCD是通过 Column Address Decoder 和 Row Address Decoder 来完成的。 CCD与CMOS的比较可以看出，CCD在图像的质量上更有优势，而CMOS则具有高速和低功耗的特点。CMOS芯片可以在像素上同时完成电荷到电压转换过程，因此它具有高速和低功耗的特点。 光子到电压的转化要经历四个过程：A有一个光电转换装置把入射到每一个感光像素上的光子转化为相应数量的电荷；B这些电荷可以被储存起来；C电荷可以被有秩序地转移出感光区域；D电荷都要经过放大器转化为电压量。 CCD单元部分是一个由金属-氧化物-半导体组成的电容器，简称MOS结构。它能储存电荷，但当有电荷注入时，势阱深度将随之变浅。因此，CCDsingle unit是一个电容器，它能储存电荷，但也存在电荷溢出的问题。 电荷溢出是指当一个像素聚集过多的电荷后，就会出现电荷溢出，溢出的电荷会跑到相临的像素势阱里去。要避免这种情况发生的方法有：A把桶做大些；B让雨早点停；C间歇地，把装满水的桶到出一些；D做个导流管，让溢出的水流到地上去，不要流到其他桶里。对应的方法是：A增大单位像素。