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感光元件CMOS和CCD
講師:陳俊岑 (823 人讀取)

以下資料來源:http://kcs.kcjh.ptc.edu.tw/~spt/computer/digital-image/CCD-CMOS.htm
 
CCD英文全名 Charge Coupled Device,感光耦合元件
 CCD(Charge Coupled Device ,感光耦合元件)為數位相機中可記錄光線變化的半導體,通常以百萬像素(megapixel) 為單位。數位相機規格中的多少百萬像素,指的就是CCD的解析度,也 代表著這台數位相機的 CCD 上有多少感光元件。 CCD 主要材質為矽晶半導體,基本原理類似 CASIO 計算機上的太陽能電池,透過光電效應,由感光元件表面感應來源光線,從而轉換成儲存電荷的能力。簡單的說,當 CCD 表面接受到快門開啟,鏡頭進來的光線照射時, 即會將光線的能量轉換成電荷,光線越強、電荷也就越多,這些電荷就成為判斷光線強弱大小的依據。CCD 元件上安排有通道線路,將這些電荷傳輸至放大解碼原件,就能還原 所有CCD上感光元件產生的訊號,並構成了一幅完整的畫面
 
CCD 三明治架構
  CCD的結構就像三明治一樣,第一層是『微型鏡頭』,第二層是『分色濾色片』以及第三層『感光匯流層』。同學們一定很奇怪,為什麼『鏡頭』 要直接做在CCD上呢?
  第一層是微小鏡片。這個設計就像是幫CCD掛上眼鏡一樣,使CCD感光度大幅提升。
  CCD的第二層是『分色濾色片』,這個部份的作用主要是幫助 CCD 具備色彩辨識的能力。
  CCD的第三層是『感光匯流片』,這層主要是負責將穿透濾色層的光源轉換成電子訊號,並將訊號傳送到影像處理晶片,將影像還原。 這個部份可以說是 CCD 真正核心的部份。
 
CMOS英文全名 Complementary Metal-Oxide Semiconductor,互補性氧化金屬半導體
  CMOS和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體 ,外觀上幾乎無分軒輊。但,CMOS的製造技術和CCD 不同,反而比較接近一般電腦晶片。CMOS 的材質主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶 – 電) 和 P(帶 + 電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS容易出現雜訊 ,特別是處理快速變化的影像時,由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象,更使得雜訊難以抑制。
CMOS 對抗 CCD的優勢在於成本低,耗電需求少, 便於製造, 可以與影像處理電路同處於一個晶片上。但由於上述的缺點,CMOS 只能在經濟型的數位相機市場中生存。 不過,新一代 『Fill Factor CMOS』 屬於此型感測器中最先進的製程技術。提高 Fill Factor(單一畫素中可吸收光的面積對整個畫素的比例),有效做到提升敏感度、放大CMOS面積(全片幅)和降低雜訊的影響。

 

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