相對(duì)最早發(fā)展起來(lái)的模擬相機(jī)，數(shù)字相機(jī)也是一個(gè)很龐大的家族，早在20世紀(jì)70年代，相機(jī)里出現(xiàn)了以CMOS技術(shù)為核心的類(lèi)型分支，諸多CMOS研究前輩發(fā)光發(fā)熱，在人類(lèi)的科學(xué)產(chǎn)品歷史上留下了濃厚的一筆，帶領(lǐng)人類(lèi)探索了諸多未知領(lǐng)域。

但隨著人類(lèi)技術(shù)發(fā)展和深入研究，以往普通的CMOS相機(jī)已經(jīng)沒(méi)法滿(mǎn)足人類(lèi)日益多元化的性能需求，經(jīng)過(guò)不斷的探索和創(chuàng)造，內(nèi)置能夠協(xié)助人類(lèi)持續(xù)研究和工業(yè)應(yīng)用發(fā)展的科學(xué)級(jí)CMOS傳感器，其具有高分辨率、高幀率、低噪聲、大像素尺寸、高動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)的我——科學(xué)級(jí)CMOS相機(jī)，誕生了。

相信大家在剛開(kāi)始了解有關(guān)專(zhuān)業(yè)相機(jī)產(chǎn)品的時(shí)候，經(jīng)常能看到“CCD”和“CMOS”傳感器的字眼，卻不是特別了解它們之間的具體區(qū)別。而想要了解它們，就得先知道相機(jī)傳感器是什么。

傳感器

傳感器是相機(jī)內(nèi)部非常重要的組件之一，它能捕捉圖像或視頻信息，將通過(guò)相機(jī)鏡頭進(jìn)入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將其數(shù)字化，以便后續(xù)處理和存儲(chǔ)，具有色彩感知、感光度控制、動(dòng)態(tài)捕捉的光強(qiáng)度范圍的特點(diǎn)。傳感器的用途十分廣泛，它大大提升我們的感知和測(cè)試能力，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代社會(huì)的自動(dòng)化，強(qiáng)力推動(dòng)了科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)我們社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

說(shuō)回前面的“CCD”和“CMOS”傳感器，二者都是傳感器，但它們又有什么異同呢？下面詳細(xì)說(shuō)明。

CCD：電荷耦合器件的英文單詞縮寫(xiě)

CMOS：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的英文單詞縮寫(xiě)

兩者相同之處

1、兩者都是半導(dǎo)體芯片，都是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的圖像傳感器。

2、兩者都可以用于科學(xué)研究、工業(yè)檢測(cè)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。

3、兩者都是采用微納技術(shù)手段，經(jīng)高精尖工藝生產(chǎn)制造而成。

兩者不同之處

1、兩者的制造工藝不同。CCD傳感器是基于硅片制造的，它們通過(guò)特殊的制造工藝在硅片上創(chuàng)建一個(gè)電荷轉(zhuǎn)移通道。這種工藝涉及多個(gè)步驟，包括光刻、離子注入、化學(xué)氣相沉積（CVD）、金屬化等，來(lái)形成能夠捕獲光子并將它們轉(zhuǎn)換成電荷的像素陣列。每個(gè)像素包含一個(gè)摻雜區(qū)域，它可以將光子轉(zhuǎn)換成電子。

CMOS傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝，這也是制造微處理器和其他類(lèi)型的集成電路的工藝。它們通常更便宜，因?yàn)榭梢栽谝粋€(gè)硅片上集成更多的功能，包括放大器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）以及信號(hào)處理電路，CMOS傳感器的每個(gè)像素都有其自己的放大器，可以獨(dú)立讀取。

2、兩者的讀出方式不同。CCD傳感器的讀出方式是順序的，電荷被傳輸?shù)揭粋€(gè)共同的讀出節(jié)點(diǎn)，經(jīng)常是通過(guò)多個(gè)傳輸階段，電荷的傳輸類(lèi)似于一個(gè)水桶接力，每個(gè)像素逐個(gè)傳送其電荷到下一個(gè)像素，直至最終到達(dá)傳感器邊緣的讀出放大器，這一過(guò)程是模擬的，并且速度相對(duì)較慢，但能提供高質(zhì)量的圖像，尤其是在噪聲控制和信號(hào)一致性方面。

而CMOS傳感器的讀出方式是隨機(jī)的或并行的，每個(gè)像素都配有自己的讀出電路，這意味著每個(gè)像素可以被獨(dú)立地讀取和放大，這允許更快的讀出速度，并且由于電路可以集成到傳感器上，這也使得整個(gè)設(shè)備的功耗可以大大降低。

盡管早期的CMOS傳感器在圖像質(zhì)量上與CCD傳感器相比存在劣勢(shì)，但現(xiàn)代CMOS傳感器已經(jīng)通過(guò)先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造工藝實(shí)現(xiàn)了與CCD傳感器相當(dāng)甚至更高的圖像質(zhì)量。

3、兩者的同等量級(jí)功耗不同。CCD傳感器通常消耗的功率比CMOS傳感器高，這是因?yàn)镃CD的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程需要更多的能量。

CMOS傳感器由于其像素可以獨(dú)立讀取的特性，通常有更低的功耗。

4、兩者對(duì)系統(tǒng)集成方面的要求不同。CCD系統(tǒng)需要外部的信號(hào)處理電路，因此整個(gè)攝像機(jī)系統(tǒng)可能需要更多的空間。

CMOS傳感器可以在同一個(gè)芯片上集成信號(hào)放大器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換等電路，從而使得攝像機(jī)系統(tǒng)更加緊湊。

看到這，大家是不是也發(fā)現(xiàn)了兩者的發(fā)展方向是不一樣的呢?？傮w而言，截至目前CMOS相機(jī)具有更高的集成度、更低的成本、更快的讀出速度和更低的功耗，因此在科學(xué)研究、工業(yè)檢測(cè)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而CCD相機(jī)則在某些高要求場(chǎng)合下具有更高的分辨率和更好的成像質(zhì)量，因此在超低噪聲靜態(tài)成像、天文長(zhǎng)曝光觀(guān)測(cè)、人像攝影等領(lǐng)域仍然占據(jù)著一席之地。

在不同領(lǐng)域，CMOS相機(jī)和CCD相機(jī)蓬勃發(fā)展，各領(lǐng)一方。選擇哪種相機(jī)需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景和需求來(lái)決定，在日?？茖W(xué)研究和生產(chǎn)生活中，CMOS相機(jī)已能滿(mǎn)足大多數(shù)場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，CCD相機(jī)則代表一類(lèi)成熟相機(jī)產(chǎn)品在今后仍會(huì)存在。