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手机镜头材质介绍
 

手机镜头材质介绍

时间:2014-12-29    作者:admin

  我们常见的手机摄像头根据传感器的不同主要有两种,一种是CCD传感器,一种是CMOS传感器两种,下面我具体阐述下。 二者有什么区别,又是在哪里?     

 CCD的优势在于成像质量好,但是由于制造工艺复杂,只有少数的厂商能够掌握,所以导致制造成本居高不下,特别是大型CCD,价格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。到目前为止,市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器;CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上,若有哪家摄像头厂商生产的摄像头使用CCD感应器,厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传,甚至冠以“数码相机”之名。一时间,是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。

当让CMOS传感器也不是一无是处,相对于CCD传感器,CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异的影像品质,付出代价即是较高的电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果。但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压,读取前便将其放大,利用3.3V的电源即可驱动,电源消耗量比CCD低。 

什么是背照式摄像头?      

所谓背照式摄像头就是在传统摄像头感光元件中,感光二极管位于电路晶体管后方,进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式摄像头就是将它掉转方向,让光线首先进入感光二极管,从而增大感光量,显著提高低光照条件下的拍摄效果。那么他有什么优点呢?即便是小尺寸的影像传感器,也能获得优良的高感光度能力,使得成像素质更高。    

CCD 或 CMOS,基本上两者都是利用矽感光二极体(photodiode)进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”电子计算机的“太阳能电池”效应相近,光线越强、电力越强;反之,光线越弱、电力也越弱的道理,将光影像转换为电子数字信号。   

比较 CCD 和 CMOS 的结构,ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说,按我们在上一讲“CCD 感光元件的工作原理(上)”中所提之内容。CCD每曝光一次,在快门关闭后进行像素转移处理,将每一行中每一个像素(pixel)的电荷信号依序传入“缓冲器”中,由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大,再串联 ADC 输出;相对地,CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC(放大兼类比数字信号转换器),讯号直接放大并转换成数字信号。   

两者优缺点的比较CCD CMOS  设计 单一感光器 感光器连接放大器 灵敏度 同样面积下高 感光开口小,灵敏度低  成本 线路品质影响程度高,成本高 CMOS整合集成,成本低 解析度连接复杂度低,解析度高 低,新技术高 噪点比 单一放大,噪点低 百万放大,噪点高 功耗比 需外加电压,功耗高 直接放大,功耗低  由于构造上的基本差异,我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计),透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理,可以保持资料的完整性;CMOS的制程较简单,没有专属通道的设计,因此必须先行放大再整合各个像素的资料。   

整体来说,CCD 与 CMOS 两种设计的应用,反应在成像效果上,形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等,不同类型的差异:  ISO 感光度差异:由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此 相同像素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。  成本差异:CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程,可以一次整合全部周边设施于单晶片 中,节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失;相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯,必须另辟传输通道,如果通道中有一个像素故障(Fail),就会导致一整排的 讯号壅塞,无法传递,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边,CCD的制造成本相对高于CMOS。  

解析度差异:在第一点“感光度差异”中,由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂,其感光 开口不及CCD大, 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过,如果跳脱尺寸限制,目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万 像素 / 全片幅的设计,CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难,特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。  噪点差异:由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器,如果以百万像素计,那 么就需要百万个以上的 ADC 放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的CCD,CMOS最终计算出的噪点就比较多。  耗电量差异:CMOS的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极体所产生的电荷会直接由旁边 的电晶体做放大输出;但CCD却为被动式, 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特(V)以上的水平,因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS.

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