两个都是用来成像的,不过CCD价格高,性能稳定,被干扰性极小。而CIS价格只要CCD的三分之一左右,性能和被干扰性波动比较大。
CCD是由为数众多的微小光电二极管及译码寻址电路构成的固态电子感光成像部件。光电二极管的排列方式有两种。一种是平面阵列,多个光电二极管排列成一个平面,同时感受光信号(色彩、强度等),工作原理与传统的胶卷相似,这种方式感光速度快,但造价高。另一种是条状阵列,多个光电二极管排列成一条直线,逐行进行感光成像,并逐行把光信号传输到数码相机的存储介质中,工作原理与扫描仪相似。这种方式感光时间长,但工艺简单,成像质量较高。
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor),它的中文名称是“互补性氧化金属半导体”。主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带-电)和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。同样,CMOS的尺寸大小影响感光性能的效果,面积越大感光性能越好。CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而生过热的现象。不过现在量产的高档CMOS已经基本消除了此类问题。
从原理上讲,两者前端的光电转换部分是相同的,不同的是感光之后的部分。CCD是将感光后的电荷通过移位的方式,最终移动到寄存器的末端,然后放大并进行AD转换;移位电路不需要占用较多的硅表面即可实现,可以腾出更多的面积用于感光,噪声相对低一些,因为感光的电信号最后集中进行处理,还能保证较好的一致性。CMOS则是基于标准的半导体工艺,对感光后的信号直接进行放大,再通过X-Y矩阵直接选中某一象素送到最终的AD转换部分,优点是制造工艺简单,个别失效的象素不会干扰整个器件的工作,缺点是因为信号分别处理,一致性差一些。
如果把两者的感光部分看作是窗户上的玻璃,那么它们的信号处理部分占用的硅片表面就相当于窗户框,只是CCD的框窄一些、CMOS的框更宽一点而已。早期的CMOS器件确实比CCD差了许多,但随着半导体加工技术的进步,CMOS的框可以做得更窄,大幅面、高密度的CMOS器件也因此成为现实,并表现出良好的图象质量;而CCD因为需要一些特殊的工艺,大幅面器件的成品率难以提高,在应用上落在了CMOS的后面。
显然,就感光性能而言,CCD与CMOS本质上是一样的,不过是对电信号的处理方式不同罢了,反映到最终的照片上,两者也不会有明显的区别。