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手機鏡頭材質介紹
 

手機鏡頭材質介紹

時間:2014-12-29    作者:admin

  我們常見的手機攝像頭根據傳感器的不同主要有兩種,一種是CCD傳感器,一種是CMOS傳感器兩種,下面我具體闡述下。 二者有什么區別,又是在哪里?     

 CCD的優勢在于成像質量好,但是由于制造工藝復雜,只有少數的廠商能夠掌握,所以導致制造成本居高不下,特別是大型CCD,價格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS價格比CCD便宜,但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。到目前為止,市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD作為感應器;CMOS感應器則作為低端產品應用于一些攝像頭上,若有哪家攝像頭廠商生產的攝像頭使用CCD感應器,廠商一定會不遺余力地以其作為賣點大肆宣傳,甚至冠以“數碼相機”之名。一時間,是否具有CCD感應器變成了人們判斷數碼相機檔次的標準之一。

當讓CMOS傳感器也不是一無是處,相對于CCD傳感器,CMOS影像傳感器的優點之一是電源消耗量比CCD低,CCD為提供優異的影像品質,付出代價即是較高的電源消耗量,為使電荷傳輸順暢,噪聲降低,需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉換成電壓,讀取前便將其放大,利用3.3V的電源即可驅動,電源消耗量比CCD低。 

什么是背照式攝像頭?      

所謂背照式攝像頭就是在傳統攝像頭感光元件中,感光二極管位于電路晶體管后方,進光量會因遮擋受到影響。所謂背照式攝像頭就是將它掉轉方向,讓光線首先進入感光二極管,從而增大感光量,顯著提高低光照條件下的拍攝效果。那么他有什么優點呢?即便是小尺寸的影像傳感器,也能獲得優良的高感光度能力,使得成像素質更高。    

CCD 或 CMOS,基本上兩者都是利用矽感光二極體(photodiode)進行光與電的轉換。這種轉換的原理與各位手上具備“太陽電能”電子計算機的“太陽能電池”效應相近,光線越強、電力越強;反之,光線越弱、電力也越弱的道理,將光影像轉換為電子數字信號。   

比較 CCD 和 CMOS 的結構,ADC的位置和數量是最大的不同。簡單的說,按我們在上一講“CCD 感光元件的工作原理(上)”中所提之內容。CCD每曝光一次,在快門關閉后進行像素轉移處理,將每一行中每一個像素(pixel)的電荷信號依序傳入“緩沖器”中,由底端的線路引導輸出至 CCD 旁的放大器進行放大,再串聯 ADC 輸出;相對地,CMOS 的設計中每個像素旁就直接連著 ADC(放大兼類比數字信號轉換器),訊號直接放大并轉換成數字信號。   

兩者優缺點的比較CCD CMOS  設計 單一感光器 感光器連接放大器 靈敏度 同樣面積下高 感光開口小,靈敏度低  成本 線路品質影響程度高,成本高 CMOS整合集成,成本低 解析度連接復雜度低,解析度高 低,新技術高 噪點比 單一放大,噪點低 百萬放大,噪點高 功耗比 需外加電壓,功耗高 直接放大,功耗低  由于構造上的基本差異,我們可以表列出兩者在性能上的表現之不同。CCD的特色在于充分保持信號在傳輸時不失真(專屬通道設計),透過每一個像素集合至單一放大器上再做統一處理,可以保持資料的完整性;CMOS的制程較簡單,沒有專屬通道的設計,因此必須先行放大再整合各個像素的資料。   

整體來說,CCD 與 CMOS 兩種設計的應用,反應在成像效果上,形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪點與耗電量等,不同類型的差異:  ISO 感光度差異:由于 CMOS 每個像素包含了放大器與A/D轉換電路,過多的額外設備壓縮單一像素的感光區域的表面積,因此 相同像素下,同樣大小之感光器尺寸,CMOS的感光度會低于CCD。  成本差異:CMOS 應用半導體工業常用的 MOS制程,可以一次整合全部周邊設施于單晶片 中,節省加工晶片所需負擔的成本 和良率的損失;相對地 CCD 采用電荷傳遞的方式輸出資訊,必須另辟傳輸通道,如果通道中有一個像素故障(Fail),就會導致一整排的 訊號壅塞,無法傳遞,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟傳輸通道和外加 ADC 等周邊,CCD的制造成本相對高于CMOS。  

解析度差異:在第一點“感光度差異”中,由于 CMOS 每個像素的結構比 CCD 復雜,其感光 開口不及CCD大, 相對比較相同尺寸的CCD與CMOS感光器時,CCD感光器的解析度通常會優于CMOS。不過,如果跳脫尺寸限制,目前業界的CMOS 感光原件已經可達到1400萬 像素 / 全片幅的設計,CMOS 技術在量率上的優勢可以克服大尺寸感光原件制造上的困難,特別是全片幅 24mm-by-36mm 這樣的大小。  噪點差異:由于CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器,如果以百萬像素計,那 么就需要百萬個以上的 ADC 放大器,雖然是統一制造下的產品,但是每個放大器或多或少都有些微的差異存在,很難達到放大同步的效果,對比單一個放大器的CCD,CMOS最終計算出的噪點就比較多。  耗電量差異:CMOS的影像電荷驅動方式為主動式,感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊 的電晶體做放大輸出;但CCD卻為被動式, 必須外加電壓讓每個像素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12伏特(V)以上的水平,因此 CCD 還必須要有更精密的電源線路設計和耐壓強度,高驅動電壓使 CCD 的電量遠高于CMOS.

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