CCDとCMOSカメラの違い

CCDとCMOSカメラの違い

1.イメージングプロセス

CMOSとCCDイメージセンサー間の光電変換の原理は類似しており、それらの主な違いは、信号の読み出しプロセスが異なることです。CCD信号出力の一貫性は、1つ（または少数）の出力ノードで非常に良好です。CMOSチップでは、各ピクセルに電荷電圧変換を実行する独自の信号増幅器があるため、信号出力の一貫性は低くなります。

ただし、画像信号全体を読み取るために、CCDは出力増幅器の広い信号帯域幅を必要とします。CMOSチップでは、各ピクセルの増幅器の帯域幅が狭くなり、チップの消費電力が大幅に削減されます。これが、CMOSチップの消費電力がCCDの消費電力よりも低い主な理由です。消費電力は削減されますが、何百万ものアンプの不整合により固定ノイズが高くなります。これは、CCDと比較してCMOSの欠点です。

2.統合

製造工程の観点から、CCDの回路とデバイスは半導体単結晶材料に統合されており、工程は複雑です。DALSA、Sony、PanasonicなどのCCDウェーハを製造できるメーカーは、世界でも数社しかありません。CCDはアナログ電気信号しか出力できないため、後続のアドレスデコーダー、アナログコンバーター、画像信号プロセッサーが必要です。さらに、非常に低い積分で、異なる電圧の電源同期クロック制御回路の3つのグループを提供する必要もあります。

CMOSは、金属酸化物と呼ばれるプレートモノマー材料に統合されています。このプロセスは、コンピュータチップやストレージデバイスなどの数万の半導体集積回路を製造するプロセスと同じです。したがって、音場CMOSのコストはCCDのコストよりもはるかに低くなります。同時に、CMOSチップは、画像信号増幅器、信号読み取り回路、A / D変換回路、画像信号プロセッサ、およびコントローラを1つのチップに統合できます。高度な統合により、カメラの基本機能をすべて実現できるチップは1つだけです。チップレベルカメラのコンセプトはこれから来ています。CMOSイメージング技術の継続的な開発により、ミクロン、CMOS、サイプレスなどを含む高品質のCMOSイメージングチップを提供できる企業がますます増えています。

3.スピード

速度的には、CCDは指定されたプログラムでしか出力できない感光性出力を1つずつ採用しており、速度が遅い。

CMOSには複数の充電電圧コンバーターと行列スイッチ制御があり、読み出し速度ははるかに高速です。現在、500fps以上の高速度カメラのほとんどはCMOSカメラです。また、CMOSのアドレスストローブスイッチはランダムにサンプリングしてサブウィンドウ出力を実現することができ、サブウィンドウ画像のみを出力することでより高速になります。

4.ノイズ

CCD技術の初期の開発と成熟により、PN接合またはシリカ（SiO2）分離層を使用してノイズを分離し、画像品質にはCMOS光電センサーに比べて一定の利点があります。CMOSイメージセンサーの高度な統合により、コンポーネントと回路間の距離が非常に近く、干渉が深刻であり、ノイズが画質に大きな影響を与えます。近年、CMOS回路のノイズリダクション技術の継続的な開発により、高密度で高品質のCMOSイメージセンサーを製造するための良好な条件を提供しています。

5.イメージングの原理

CMOS（相補型金属酸化膜半導体）は、マイクロプロセッサ、フラッシュメモリ、特定用途向け集積回路（ASIC）の半導体技術で重要な役割を果たします。CMOSは、CCDと同様に、光の変化を感知するために使用できる半導体です。CMOSは主にシリコンとゲルマニウムでできた半導体であり、CMOS上の負に帯電したトランジスタと正に帯電したトランジスタによって基本的な機能を実現します。これらの2つの補完的な効果によって生成された電流は、処理チップによって記録され、画像に解釈されます。

CMOSは構造が比較的単純で、既存の大規模集積回路と同じ製造工程を持っているため、製造コストを削減できます。原則として、CMOS信号はポイント単位の電荷信号であり、CCDは動作単位の電流信号です。前者は、より感度が高く、より高速で、より省電力です。現在、高品質のCMOSは通常のCCDより悪くはありませんが、現在、CMOS技術の開発は成熟していません。この高品質のCMOSは、プロ仕様のデジタルカメラにのみ適用されます。多くの低品位エントリーレベルデジタルカメラは安価で低品位のCMOSを使用しており、そのイメージング品質は比較的劣っています。欠点の1つは、ノイズが発生しやすいことです。これは主に、初期の設計では、急速に変化する画像を処理するときに電流が頻繁に変化するため、CMOSが過熱するためです。 

したがって、民生用デジタルカメラを購入する場合でも、イメージセンサーとしてCCDを選択する必要があります。