Diferencia entre cámara CCD y CMOS

Diferencia entre cámara CCD y CMOS

1. Proceso de obtención de imágenes

El principio de conversión fotoeléctrica entre el sensor de imagen CMOS y CCD es similar, y su principal distinción es que el proceso de lectura de la señal es diferente. La consistencia de la salida de la señal CCD es muy buena con solo uno (o unos pocos) nodos de salida. En el chip CMOS, su consistencia de salida de señal es pobre porque cada píxel tiene su propio amplificador de señal que realiza la conversión de voltaje de carga.

Sin embargo, para leer la señal de imagen completa, el CCD requiere un ancho de banda de señal amplio del amplificador de salida. En el chip CMOS, el ancho de banda del amplificador en cada píxel es más pequeño, lo que reduce en gran medida el consumo de energía del chip. Esta es la razón principal por la que el consumo de energía del chip CMOS es menor que el del CCD. Aunque el consumo de energía se reduce, la inconsistencia de millones de amplificadores trae un ruido fijo más alto, que es la desventaja de CMOS en comparación con CCD.

2. Integración

Desde la perspectiva del proceso de fabricación, los circuitos y dispositivos en CCD están integrados en materiales semiconductores monocristalinos y el proceso es complejo. Solo unos pocos fabricantes en el mundo pueden producir obleas CCD, como DALSA, Sony, Panasonic, etc. El CCD solo puede emitir señales eléctricas analógicas, lo que requiere un decodificador de direcciones, un convertidor analógico y un procesador de señales de imagen posteriores. Además, también debe proporcionar tres grupos de circuitos de control de reloj síncrono de fuente de alimentación con diferentes voltajes, con muy baja integración.

CMOS está integrado en el material monómero de la placa llamado óxido metálico. Este proceso es el mismo que el de producir decenas de miles de circuitos integrados semiconductores, como chips de computadora y dispositivos de almacenamiento. Por lo tanto, el costo del CMOS de campo sonoro es mucho menor que el del CCD. Al mismo tiempo, el chip CMOS puede integrar amplificador de señal de imagen, circuito de lectura de señal, circuito de conversión A / D, procesador de señal de imagen y controlador en un solo chip. Solo un chip puede realizar todas las funciones básicas de la cámara, con un alto grado de integración. El concepto de cámara de nivel de chip proviene de esto. Con el desarrollo continuo de la tecnología de imágenes CMOS, cada vez más empresas pueden proporcionar chips de imágenes CMOS de alta calidad, incluidos micrones, CMOS, cipreses, etc.

3. Velocidad

En términos de velocidad, el CCD adopta una salida fotosensible una por una, que solo se puede emitir de acuerdo con el programa especificado, y la velocidad es lenta.

CMOS tiene múltiples convertidores de voltaje de carga y control de interruptor de columna de fila, y la velocidad de lectura es mucho más rápida. En la actualidad, la mayoría de las cámaras de alta velocidad por encima de 500 fps son cámaras CMOS. Además, el interruptor estroboscópico de dirección de CMOS puede muestrear aleatoriamente para realizar la salida de la subventana, y se puede obtener una mayor velocidad cuando solo se emiten imágenes de la subventana.

4. Ruido

Debido al desarrollo temprano y la madurez de la tecnología CCD, la unión PN o la capa de aislamiento de sílice (SiO2) se utiliza para aislar el ruido, y la calidad de la imagen tiene ciertas ventajas sobre el sensor fotoeléctrico CMOS. Debido a la alta integración del sensor de imagen CMOS, la distancia entre los componentes y los circuitos es muy cercana, la interferencia es grave y el ruido tiene un gran impacto en la calidad de la imagen. En los últimos años, con el desarrollo continuo de la tecnología de reducción de ruido de los circuitos CMOS, ha proporcionado buenas condiciones para la producción de sensores de imagen CMOS de alta densidad y alta calidad.

5. Principio de obtención de imágenes

CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario) juega un papel importante en la tecnología de semiconductores de microprocesadores, memorias flash y circuitos integrados de propósito especial (ASIC). CMOS, como CCD, es un semiconductor que se puede utilizar para detectar el cambio de luz. CMOS es principalmente un semiconductor hecho de silicio y germanio, que realiza las funciones básicas a través de los transistores cargados negativamente y cargados positivamente en CMOS. La corriente generada por estos dos efectos complementarios se puede registrar e interpretar en una imagen mediante el chip de procesamiento.

CMOS tiene una estructura relativamente simple y el mismo proceso de producción que el circuito integrado a gran escala existente, por lo que el costo de producción se puede reducir. En principio, la señal CMOS es una señal de carga en la unidad de punto, mientras que CCD es una señal de corriente en la unidad de comportamiento. El primero es más sensible, más rápido y ahorra más energía. En la actualidad, el CMOS de alta calidad no es peor que el CCD ordinario, pero en la actualidad, el desarrollo de la tecnología CMOS no está maduro. Este CMOS de alta calidad solo se aplica a cámaras digitales profesionales. Muchas cámaras digitales de nivel de entrada de bajo nivel usan CMOS baratos y de bajo nivel, y su calidad de imagen es relativamente pobre. Una de las desventajas es que es demasiado propenso al ruido, lo que se debe principalmente a que el diseño inicial hace que el CMOS se sobrecaliente debido a cambios de corriente demasiado frecuentes al procesar imágenes que cambian rápidamente. 

Por lo tanto, si compra una cámara digital de consumo, aún debe elegir CCD como sensor de imagen.