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在科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用中，科學(xué)級相機(jī)圖像傳感器作為圖像獲取的主要工具，是最為核心的系統(tǒng)組件。擔(dān)負(fù)著信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換的重任，其重要性是不言而喻的。目前，圖像傳感器主要有兩種，一種是CCD傳感器，另一種是CMOS傳感器，兩者各具特點(diǎn)，各有長短。下面我們一起來剖析下這兩者之間的異同點(diǎn)有哪些。
不管是CCD，還是CMOS，必然是存在一定相同之處的，那就是工作原理。兩者都是通過光電二極管結(jié)構(gòu)接受入射光，并同時(shí)進(jìn)行將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的這一步驟，以此來實(shí)現(xiàn)科學(xué)級相機(jī)的信號(hào)獲取與轉(zhuǎn)換功能。
但是，即便兩者有著共同的工作原理，但不管是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，還是在信號(hào)讀取方式上，兩者還都存在著明顯的差異，因此，CCD傳感器與CMOS傳感器兩者之間必然也還存在著一系列的不同之處，其主要表現(xiàn)在：
1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)。CCD，中文全稱電荷耦合元件，是一種半導(dǎo)體器件；CMOS，中文全稱互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，是一種由電壓控制的放大器件。CCD每行像素點(diǎn)只對應(yīng)著一個(gè)ADC，每一個(gè)感光元件的信號(hào)都能形成統(tǒng)一的輸出，同時(shí)這些輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)放大器統(tǒng)一處理之后，每個(gè)像點(diǎn)的電信號(hào)強(qiáng)度都可以獲得同樣幅度的增大；而CMOS每個(gè)像素點(diǎn)旁都連著一個(gè)ADC，這就使其無法保證每個(gè)像點(diǎn)的放大率都是嚴(yán)格一致的，同時(shí)也無形中增加了噪聲的干擾影響。這一結(jié)構(gòu)上的差異，直接導(dǎo)致了在圖像品質(zhì)上，CCD傳感器要優(yōu)勝于CMOS傳感器。
2、耗電量。CMOS采用的是主動(dòng)式圖像采集方式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由旁邊的電晶體放大輸出；而CCD則采用的是被動(dòng)式采集方式，必須外加12~18V的電壓以使每個(gè)像素中的電荷移送到傳輸通道，因此CCD就必須有更精密的電源線路和耐壓強(qiáng)度。CCD大多需要三組電源供電，而CMOS，只需使用一個(gè)電源，相對耗電量較小。
3、靈敏度與速度。CMOS是以點(diǎn)為單位的電荷信號(hào)，而CCD是以行為單位的電流信號(hào)，在讀取信號(hào)時(shí) ，CMOS就是點(diǎn)直接讀取信號(hào)，而CCD則是行間接讀取信號(hào)，因此，在像素尺寸相同的情況下，CCD的靈敏度無疑是要高于CMOS的。不過，相對應(yīng)的，由于CCD是以行為單位一位一位地輸出信息，而CMOS可以同時(shí)取出電信號(hào)，因此，在速度上，卻是CMOS略占優(yōu)勢了。
4、信息讀取方式。CCD傳感器與CMOS傳感器雖然都是以同樣的工作原理進(jìn)行信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，但經(jīng)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)讀取方式卻是不同的。CCD存儲(chǔ)的電荷信息，需在同步信號(hào)控制下一位一位地實(shí)施轉(zhuǎn)移后再進(jìn)行讀取，需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個(gè)電路較為復(fù)雜。而CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后卻是可直接產(chǎn)生電流信號(hào)，那么，其信號(hào)讀取就相對較為簡單了。
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