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安防“保护力”:CMOS小芯办大事

导读: 在视频监控领域,CMOS比CCD具备更好的图像性能、更低的成本、更高的集成度、更低的功耗和更快的速度,因而在网络摄像机中的应用不断增加,CMOS图像传感器将在高清监控中大面积普及。

  OFweek光学网:目前CCD和CMOS图像传感器在安防监控领域都有着各自的市场份额。在视频监控领域,CMOS比CCD具备更好的图像性能、更低的成本、更高的集成度、更低的功耗和更快的速度,因而在网络摄像机中的应用不断增加,CMOS图像传感器将在高清监控中大面积普及。

  CCD与CMOS的技术特点

  据了解,CCD与CMOS的技术特点主要在于成像过程、集成度、功耗、性能指标等方面。

  成像过程

  CCD和CMOS使用相同的光敏材料,因而受光后产生电子的基本原理相同,但是读取过程不同:CCD是在同步信号和时钟信号的配合下以帧或行的方式转移,整个电路非常复杂,读出速率慢;CMOS则以类似DRAM的方式读出信号,电路简单,读出速率高。

  灵敏度

  由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路),使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积,因此在象素尺寸相同的情况下,CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。

  集成度

  采用特殊制造工艺的CCD读出电路比较复杂,很难将A/D转换、信号处理、自动增益控制、精密放大和存储功能集成到一块芯片上,一般需要多个芯片组合实现,同时还需要一个多通道非标准供电电压。借助于大规模集成制造工艺,CMOS图像传感器能非常容易地把上述功能集成到单一芯片上,多数CMOS图像传感器同时具有模拟和数字输出信号。

  电源、功耗和体积

  CMOS传感器的图像采集方式为主动式,感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出,但CCD传感器为被动式采集,需外加电压让每个象素中的电荷移动,而此外加电压通常需要达到12~18V;且CCD需多种电源供电,功耗较大,体积也比较大。CMOS只需一个单电源(3V~5V)供电,其功耗相当于CCD的1/10,高度集成CMOS芯片可以做的相当小。

  性能指标

  CCD技术已经相当成熟,而CMOS正处于蓬勃发展时期,虽然目前高端CMOS图像质量暂时不如CCD,但有些指标(如传输速率等方面)已超过CCD。由于CMOS具有诸多优点,国内外许多机构已经应用CMOS图像传感器开发出众多产品。

  信噪比

  CMOS传感器的技术发展跟随摩尔定律快速发展,尤其是几年来在市场需求的推动下,关键技术不断取得突破。对于用户关注的CMOS的照度和噪点等问题,实际上可见光下CMOS的信噪比远高于CCD。

  随着国际CMOS技术的不断改进,CMOS未来将在成像的通透性、对实物的色彩还原能力等方面迎头赶上。尤其当前感光度增强技术的发展,进而通过使用大尺寸传感器提高开口率,为提高CMOS感光能力提供了最直接的办法。

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