详解手机摄像头传感器CMOS与CCD区别

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近年来，手机的拍摄功能从可有可无逐渐变得必不可缺。尤其是随着各类社交网站和微博的兴起，用手机“随手拍”发微薄，或是来个LOMO风街拍已经成为一种时尚。随着大屏智能手机市场的爆发性崛起，各大厂商纷纷提升手机摄像头的像素值。然而事实上，决定手机摄像头画质的根本因素并不是像素，而是藏在手机内部的那一小块芯片-图像传感器。

      说到图像传感器，就不能不提到两个英文缩写：CCD和CMOS，这是市面上相机图像传感器的两个种类。如果你是一位对手机有研究的消费者，你会发现这样一个现象：最近几年上市的手机基本上都在使用CMOS传感器，而使用CCD传感器的手机则越来越少。那么，究竟是什么原因造成了这种局面的产生呢？

详解CCD与CMOS

详解CCD与CMOS

    可能有些朋友对CCD和CMOS这两个词只是略有耳闻，并没有深入的了解，下面笔者就来详细介绍一下这两种传感器。

    CCD，英文全称为Charge-coupled Device，中文名为“电荷耦合组件”，是一种集成电路，上有许多排列整齐的电容，能够感应光线，并将图像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。CCD传感器广泛应用在数字摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜和高速摄影技术上面。
      具体而言，一副图像经过透镜在电容数组表面成像后，依其亮度的强弱，会在每个电容单元上形成强弱不等的电荷。照相机一旦完成曝光的动作，控制电路就会使电容单元上的电荷传到相邻的下一个单元，当到达边缘最后一个单元时，电信号传入放大器，转变成电位。如此周著复始，直到整个图像都转成电位，取样并数字化之后存入存储器。所存储的图像可以传送存储设备保存或者在显示屏上示。
       CMOS，英文全称为Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，中文名为“互补式金属氧化物半导体”，它原本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。后来被证实可以作为数码摄影的感光元件。CMOS的成像过程与CCD相近，但在由电信号到数字信号的转换过程中有差异。CMOS传感器的每个像素旁直接连着ADC（放大兼类比数字信号转换器），能够直接放大电信号并转换成数字信号。
  说到这里可能有些网友会问，在实际拍照的过程中，CCD和CMOS这两种传感器有什么区别呢？

    CMOS传感器的每个像素单元都比CCD传感器复杂，其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。

CCD相对CMOS的三点劣势

CCD相对CMOS的三点劣势

    那么问题出现了，既然同等条件下CCD传感器的图像分辨率更好，为什么市面上的绝大多数手机摄像头使用的都是CMOS传感器呢？摄像头供货商没有考虑到这一点吗？

    当然不是，虽然CCD传感器在分辨率上有一定优势，但相对于CMOS传感器而言也存在着明显的缺陷。

  第一：传输速率较慢。前文已经提到，CCD传感器需要在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位的输出信息，速度较慢；而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，并且能够同时处理各单元的图象信息，传输速度比CCD要快很多。

    第二：成本较高。由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路集成到传感器芯片中，因此可以节省**芯片的成本。而CCD传感器采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个电容单元不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多。因此，CCD传感器的成本高于CMOS传感器。

    第三：耗电量大。CCD传感器的电荷耦合器大多需要三组电源供电，而CMOS传感器只需使用一个电源，耗电量仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10。对于手机这种对待机时长要求很高的产品而言，在摄像头组件上消耗太多电量无疑是不可取的，毕竟保证长时间的待机更为重要。

CCD传感器手机虽处弱势但不会消失

CCD传感器手机虽处弱势但不会消失

    对于一款手机而言手机，轻薄的机身也就意味着摄像头的体积必须要控制在最小，这方面CMOS要比CCD占优势。CMOS能够实现大规模生产，且速度快、成本较低，对于手机来说也是福音。另外，耗电量也是手机选用CMOS传感器重要的因素。因此，近年来CCD感光元件在手机摄像头上的应用越来越少，尤其是从2011年以来，背照式CMOS传感器的大面积推广更是加剧了CCD的衰落。背照式CMOS改变传统的光线入射，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。

    随着背照式CMOS的技术日臻成熟，它的成像质量已经与CCD相当接近，而低廉的成本使得其成为众多摄像头供应商的首选。目前，仅有LG、夏普等少数手机厂商仍然在生产搭载CCD传感器的手机。

     虽然CMOS传感器已经在市场占据统治地位，但CCD传感器的高画质仍然受到一些消费者的追捧。有需求就会有市场，相信CCD传感器能够在手机市场的“夹缝”中保留住自己的生存空间。