CCD对比CMOS传感器优劣之分浅析

CCD及CMOS在从事机器视觉或摄影等行业的朋友来说一点也不陌生，目前虽然在价格上CMOS更有优势并且在技术上的进步也在稳步推进当中，但CCD在一些重点领域中的应用并不见减少。

图像传感器有CCD和CMOS两种，是机器视觉摄像机最为核心的部件。由于其工艺不同，特性相差很大。CCD具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，在交通、医疗等高端领域中广泛应用。

CCD广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜，和高速摄影技术如Luckyimaging。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。

如今，CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪，以及工业视觉检测等领域。此外，在医学中为诊断疾病或进行显微手术等而对人体内部进行的拍摄中，也大量应用了CCD图像传感器及相关设备。

在今日，CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件，尤其是片幅规格较大的单眼数码相机。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOS的工艺，只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的模数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数码讯号输出。

目前，但由于CMOS在价格上的优势相比于CCD非常明显，在平常生活中的应用CMOS的范围要大的多。但CMOS会彻底取代CCD吗，这个问题也许在我们看了下面的几点分析或许有一个较为明确的答案。

1、高质量监控环境

由于放大器众多，CMOS在每个像素点的一致性上显然要明显差别于CCD芯片产品。而在一些高细节的追求中，CMOS显然与CCD相比有种心有余而力不足的感觉。多以在一些还原度要求高，或者是对细节把握更强的监控场所来说，CCD依然很难被CMOS所取代。

2、低照度环境

CCD传感器的特点在于因为有着更大的感光元件，而带来更加强劲的低照度能力。因此，虽然大家在高清中对于CMOS更加的期待，不过在一些楼梯间，地下车场或者夜视监控等环境的工作中，CCD显然还要比CMOS有着更加出色的发挥。

同时，四十年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。随着CCD技术和理论的不断发展，CCD技术应用的广度与深度必将越来越大。CCD是使用一种高感光度的半导体材料集成，它能够根据照射在其面上的光线产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号，这种数字信号经过压缩和程序排列后，可由闪速存储器或硬盘卡保存即收光信号转换成计算机能识别的电子图像信号，可对被测物体进行准确的测量、分析。

不过，2012年CMOS图像传感器的销售额将达到63亿美元，比2011年增长8%。而2011年销售额为63亿美元，较2010年增长29%，打破了2008年的46亿美元的最高历史记录。

最重要的是，2011年的增长是自2006年以来CMOS图像传感器市场首次实现连续增长。2009年与2007年，由于拍照手机的库存更正，CMOS图像传感器市场销售额分别下降了16%和14%。

十年前，因为拍照手机和笔记本嵌入式摄像头的迅速扩张，CMOS图像传感器市场销售额迅速上涨，五年前又由于市场趋于饱和而开始下滑，从而导致一部分制造商放弃了CMOS图像传感器市场。

然而，由于新应用的层出不绝又导致了CMOS传感器巨头之间的新一轮激烈竞争。在日本，分别排在第三名和第五名的索尼和东芝都提高了300mm晶圆厂的产能。尽管增长缓慢，拍照手机仍然是CMOS传感器的最大市场。

纵观行业发展，由于CCD图像传感器其成像方面的优势，在很长时间内还会延续采用，但同时由于其成本高、功耗大也制约了其市场发展的空间。可以说CMOS与CCD的各领风骚，虽然彼此优势明显，却又无法将对方取代，在各自擅长的领域各显身手。