1970年是影像处理行业具有里程碑意义的一年，美国贝尔实验室发明了CCD。二十年后，人们利用这一技术制造了数字相机，将影像处理行业推进到一个全新领域。数字相机无需胶卷和冲洗、可重复拍摄和即时调整；影像可无限次复制且不会降低质量，方便{yj}保存，并可用于电子传送和处理。它的诞生给影像处理业带来了一场革命。
而后，有人发现，将计算机系统里的一种芯片进行加工也可以作为数字相机中的感光传感器，即CMOS，其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的。业内人士分析，它在不久的将来可能取代CCD，如今两者依然共存。许多人认为：“感光传感器，尤其是CCD，是摄像头最最核心的部件，是数字相机的心脏。”而事实并非如此：感光传感器，尤其是CCD，在摄像头中的功能是将透过镜头的光线捕获并转换为电子信号，与其说是数字相机的心脏，不如说是数字相机的眼睛。在研究级摄像头中，CCD或CMOS感光传感器虽然是十分重要的元部件，在很大程度上决定了摄像头的像素，但CCD/CMOS芯片在摄像头的成本中并不占主导位置，尤其是在越xx的领域这一特性表现越为突出。
从技术的角度比较，CCD与CMOS有如下四个方面的不同：
1.信息读取方式
CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。
2.速度
CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。
3.电源及耗电量
CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。
4.成像质量
CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。
此外，CCD与CMOS两种传感器在“内部结构”和“外部结构”上都是不同的：
CCD CCD摄像机 COMS摄像机 彩色摄像机
了解三片式CCD传感器
{dy}种技术，也就是使用最普遍的一种技术，是使用单片式传感器。这种彩色传感器结构复杂，其中包括三个光学滤片，用以产生三种原色——红、绿、蓝——单独组成的三幅图像。这三幅图像足以在可见光范围内重新生成所有的颜色。这三种颜色的滤片将传感器上的全部像素分成三组，每种滤片覆盖三分之一数目的像素。传感器后面连接着视频电路和计时信号发生电路，它们会将传感器采集来的信号合成为彩色的复合视频信号。
由于这种只有一个传感器，所有来自镜头的光线必须分成三份使用。这样，整个摄像机的灵敏度就降低到了原来的三分之一。又因为每一个分辨率点都必须由三个不同颜色的点组成，所以分辨率同样也降低到了原来的三分之一。但是，由于单片式传感器的价格相对较低，所以它比三片式传感器（带棱镜）应用得更广泛。
三片式传感器技术的光路。这就是用来产生彩色视频信号的第二种技术：镜头和三色固态传感器之间放有棱镜，将光线折射到三片传感器上。
棱镜的作用是将全部可见光分成三种原色（红绿蓝）。每个传感器都配有自己的视频电路和计时电路，以产生对应颜色的单色视频信号。三幅不同颜色的图像信号是同时产生的，但其强度就依该颜色在场景中所占的比例而定。摄像机{zh1}输出的复合视频信号是三种颜色信号的代数组合。不同颜色信号在总信号中所占的比例依代表场景亮度的NTSC制式规定而确定。三片式传感器技术比单片式传感器技术的成本高，但它生成的图像也具有更好的色彩保真度、更高的分辨率和灵敏度。
有一款采用3-CCD器件的彩色摄像机很是出色，它的镜头安装接口的直径是2.25英寸（卡口式），这么大的直径主要是为了配合三片式传感器和棱镜的工作。棱镜将入射光线分成三种原色后，各个传感器的输出信号经混合生成彩色的复合图像。将这种摄像机的显示结果与单CCD传感器摄像机的显示结果相比较，我们不难发现，每种颜色的像素数都是原来的三倍。结果，图像的分辨率也提高到了原来的三倍。图像中的色彩非常逼近被摄场景中的真实色彩。摄像机的分辨率达到了550 (H) X 350 (V)电视线。这种摄像机非常适合对分辨率要求较高的高分辨率S-VHS录像机和Hi-8录像机使用。S-VHS和Hi-8录像机需要接驳YC式信号（其中Y是照度信号，C是色度信号），这种信号的输出端子不是普通的BNC接头，但可以与传统的复合视频信号系统相兼容。因为摄像机中使用了三片CCD，它的{zd1}工作照度可以低至1英尺烛光，也就是一支腊烛发出的光。这臻于xx的安全用彩色摄像机由于可以在低照度下工作，同时又能保有较高的分辨率，所以常被用来识别场景中的人或物，或用于出入口控制中的人员鉴别。
增强型CCD传感器的光线过载问题
增强器是一种专门设计用来在近黑暗条件下工作的夜间监视系统。它不是为明亮灯光照射下的停车场或街道而设计的，它的设计用途是用于极度缺乏照明的场景，如树林、无照明的外部边界，黑暗的内部边界，或远距离场景等。
SIT、ISIT和其它光敏真空管摄像设备都需要采取同样的预防措施。长时间暴露在明亮的点光源下，会引起{yj}性的图像滞留，或损坏光阴极的表面。当整个场景的照度保持相对一致时，增强器可以达到{zj0}工作状态。多云、或月光照耀下的海边，或漆黑一片的繁茂树林，都是增强型摄像机可以大显示身手的地方。有些地方有明亮的照明光源点，又有些地方xx黑暗的停车场或货运码头，在使用增强型摄像机观察时，画面质量会非常差，除非只让摄像机观察不带光源点的地带。
由于工作照度的降低，强光引起的场景开花现象（Scene blooming，场景内的明亮光源所引起的白色过载点的扩散）就成了大多数摄像机经常遭遇到的问题。在低照度摄像系统中，除了偶然的明亮光线或闪光外，整个场景对比度非常小，因此这个问题显得尤其讨厌。当开花现象在画面中进行时，图像会变得模糊而丢失许多有用的信息。当SIT接收到的光线强度超过正常标准的1000倍时，图像开花就会成为严重的问题。为了减少这种讨厌的过载，许多SIT和ISIT摄像机都配有自动光圈镜头，以在摄像机工作的整个动态范围内提供照度补偿。为使摄像机看到过于明亮的目标（危险），常常使用快门机构来自动关闭光线的通道，从而起到保护传感器和真空管的作用。
专为低照度工作环境而设计的成像设备通常不能将低照度场景中的高亮度点正常成像（高亮度点会浸染到邻近区域去）。不同的低照度系统可以不同程度地处理地表火、闪光、车灯，或跑道灯光等强光源。这些强光源所发出光线的亮度比从场景搜集的残余光线的亮度要高得多（后者只能为被摄物体提供极少的照明）。强光源释放的能量通过空气和增强器的光学器件扩展，其结果是聚集的光线在邻近范围内多次扩展，直至其尺寸远远超过点光源本身应占的图像尺寸，进而引起邻近图像细节的消失。{dy}代真空管增强器曾饱受这种“开花之苦”。第二代增强器由于具有内置的饱和度控制功能，因此较少出现开花现象。第二代增强器在意外的明亮光线（如汽车前灯、街灯等）的过载免除方面作出了有效的改进。通过实际使用这些设备，就可以看出三级式{dy}代、第二代和第三代增强器的不同之处。在强光点处理方面，第二代和第三代增强器显示出比{dy}代增强器更优越的性能。
CMOS传感器与CCD传感器的比较
CMOS,(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。它是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导所需的大量资料。有人发现，将CMOS加工也可以作为数码相机中的感光传感器，其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的.
CCD和CMOS的技术对比
从技术的角度比较，CCD与CMOS有如下四个方面的不同：
信息读取方式：CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。
速度：CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。
电源及耗电量：CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。
成像质量：CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。
目前，CCD技术主要掌握在索尼、佳能、奥林巴斯等几大厂商手中。主流的数码相机均采用CCD作为光敏传感器件，像素数一般为三百万左右。其制造工艺复杂，功耗大，成本较高。未来，采用CCD传感器的数码相机将继续朝着提高像素数，增加拍摄功能，提高照片质量的方向发展，力争在各项指标上早日达到传统相机的标准。
采用CMOS传感器的数码相机一般低于130万像素，主要面向以家庭、个人用户为主的低端市场。其时尚化、多功能、价格低的优势受到了普通消费者的欢迎。国内的数码相机厂商对CMOS数码相机倾注了极高的热情，包括海鸥、先科、喜马拉雅等先后推出了相应产品。
1.内部结构（传感器本身的结构）
CCD的成像点为X－Y纵横矩阵排列，每个成像点由一个光电二极管和其控制的一个邻近电荷存储区组成。光电二极管将光线（光量子）转换为电荷（电子），聚集的电子数量与光线的强度成正比。在读取这些电荷时，各行数据被移动到垂直电荷传输方向的缓存器中。每行的电荷信息被连续读出，再通过电荷/电压转换器和放大器传感。这种构造产生的图像具有低噪音、高性能的特点。但是生产CCD需采用时钟信号、偏压技术，因此整个构造复杂，增大了耗电量，也增加了成本。
CMOS传感器周围的电子器件，如数字逻辑电路、时钟驱动器以及模/数转换器等，可在同一加工程序中得以集成。CMOS传感器的构造如同一个存储器，每个成像点包含一个光电二极管、一个电荷/电压转换单元、一个重新设置和选择晶体管，以及一个放大器，覆盖在整个传感器上的是金属互连器（计时应用和读取信号）以及纵向排列的输出信号互连器，它可以通过简单的X－Y寻址技术读取信号。
2.外部结构（传感器在产品上的应用结构）
CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。
CMOS光电传感器的加工采用半导体厂家生产集成电路的流程，可以将数字相机的所有部件集成到一块芯片上，如光敏元件、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换器、图像信号处理器及控制器等，都可集成到一块芯片上，还具有附加DRAM的优点。只需要一个芯片就可以实现很多功能，因此采用CMOS芯片的光电图像转换系统的整体成本很低。
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