CMOS 影像感測器與 CCD 的差異:讀出、速度、用途比較
兩種感測器都在各個像素中將光轉換為電荷,但讀出電荷的方式不同。CCD 將電荷由像素依序傳送到下一個像素,一路運送到單一的輸出放大器。CMOS 感測器則在各個像素內將電荷轉換為電壓,並平行讀出許多像素。CMOS 感測器便宜、快速、耗電小,還能將 ADC 與影像處理放在同一顆晶片上,因此在大部分消費性產品中已取代 CCD。
| 項目 | CMOS 影像感測器 | CCD 影像感測器 |
|---|---|---|
| 讀出 | 每個像素都有放大器,訊號平行讀出(多半是每一行一個 ADC) | 將電荷由像素依序傳送到下一個像素,運送到 1 個或少數幾個輸出放大器 |
| 製造 | 以標準的 CMOS 系列製程,可在一般的半導體晶圓廠製造 | 用於電荷傳送的專用製程 |
| 晶片上的功能 | 可整合 ADC、時序電路與影像處理。堆疊式還能放入邏輯電路與記憶體 | 幾乎只有感測器。周邊電路在另一顆晶片上 |
| 耗電量 | 小 | 大。電荷傳送需要高速時脈與多組電源電壓 |
| 速度(影格率) | 快。可以平行讀出 | 較慢。受限於串列傳送 |
| 雜訊與均勻性 | 過去較差,但藉由嵌入式光二極體與相關雙重取樣,現在已相當或更佳 | 傳統上雜訊低,像素間的差異小 |
| 快門 | 捲簾快門(rolling shutter)較常見(快速移動的被攝體會看起來扭曲)。全域快門版本需在像素內增加電路 | 在多數方式下,可自然實現全域快門 |
| 光暈與拖影 | 不易發生 | 容易發生。多餘的電荷會溢出到相鄰的像素 |
| 成本 | 便宜。可以大量生產 | 較高 |
| 主要用途 | 智慧型手機、數位相機、車用相機、網路攝影機 | 科學與天文用的相機,部分工業、醫療與太空用的攝影 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。