冬日百合2013.07.26 回答

這裡要糾正一下你的觀念， 在人們的意識裡，感覺CMOS要比CCD成像質量低，其實這是不正確的， 由於CMOS工藝發展較早，而CCD起步比較晚，早期的技術是在不斷摸索中 前進的，所以只是這樣比較是不科學的，詳細的看下面： CCD 或 CMOS，基本上兩者都是利用矽感光二極體（photodiode）進行光與電的轉換。這種轉換的原理與各位手上具備“太陽電能”電子計算機的“太陽能電池”效應相近，光線越強、電力越強；反之，光線越弱、電力也越弱的道理，將光影像轉換為電子數字訊號。 比較 CCD 和 CMOS 的結構，ADC的位置和數量是最大的不同。簡單的說，按我們在上一講“CCD 感光元件的工作原理（上）”中所提之內容。CCD每曝光一次，在快門關閉後進行畫素轉移處理，將每一行中每一個畫素（pixel）的電荷訊號依序傳入“緩衝器”中，由底端的線路引導輸出至 CCD 旁的放大器進行放大，再串聯 ADC 輸出；相對地，CMOS 的設計中每個畫素旁就直接連著 ADC（放大兼類比數字訊號轉換器），訊號直接放大並轉換成數字訊號。 兩者優缺點的比較 CCD CMOS 設計 單一感光器 感光器連線放大器 靈敏度 同樣面積下高 感光開口小，靈敏度低 成本 線路品質影響程度高，成本高 CMOS整合整合，成本低 解析度 連線複雜度低，解析度高 低，新技術高 噪點比 單一放大，噪點低 百萬放大，噪點高 功耗比 需外加電壓，功耗高 直接放大，功耗低 由於構造上的基本差異，我們可以表列出兩者在效能上的表現之不同。CCD的特色在於充分保持訊號在傳輸時不失真（專屬通道設計），透過每一個畫素集合至單一放大器上再做統一處理，可以保持資料的完整性；CMOS的製程較簡單，沒有專屬通道的設計，因此必須先行放大再整合各個畫素的資料。 整體來說，CCD 與 CMOS 兩種設計的應用，反應在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、製造成本、解析度、噪點與耗電量等，不同型別的差異： ISO 感光度差異：由於 CMOS 每個畫素包含了放大器與A/D轉換電路，過多的額外裝置壓縮單一畫素的感光區域的表面積，因此 相同畫素下，同樣大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會低於CCD。 成本差異：CMOS 應用半導體工業常用的 MOS製程，可以一次整合全部周邊設施於單晶片中，節省加工晶片所需負擔的成本 和良率的損失；相對地 CCD 採用電荷傳遞的方式輸出資訊，必須另闢傳輸通道，如果通道中有一個畫素故障（Fail），就會導致一整排的 訊號壅塞，無法傳遞，因此CCD的良率比CMOS低，加上另闢傳輸通道和外加 ADC 等周邊，CCD的製造成本相對高於CMOS。 解析度差異：在第一點“感光度差異”中，由於 CMOS 每個畫素的結構比 CCD 複雜，其感光開口不及CCD大， 相對比較相同尺寸的CCD與CMOS感光器時，CCD感光器的解析度通常會優於CMOS。不過，如果跳脫尺寸限制，目前業界的CMOS 感光原件已經可達到1400萬 畫素 / 全片幅的設計，CMOS 技術在量率上的優勢可以克服大尺寸感光原件製造上的困難，特別是全片幅 24mm-by-36mm 這樣的大小。 噪點差異：由於CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器，如果以百萬畫素計，那麼就需要百萬個以上的 ADC 放大器，雖然是統一製造下的產品，但是每個放大器或多或少都有些微的差異存在，很難達到放大同步的效果，對比單一個放大器的CCD，CMOS最終計算出的噪點就比較多。 耗電量差異：CMOS的影像電荷驅動方式為主動式，感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出；但CCD卻為被動式， 必須外加電壓讓每個畫素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD 還必須要有更精密的電源線路設計和耐壓強度，高驅動電壓使 CCD 的電量遠高於CMOS。 儘管 CCD 在影像品質等各方面均優於CMOS，但不可否認的CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。 由於數碼影像的需求熱烈，CMOS的低成本和穩定供貨，成為廠商的最愛，也因此其製造技術不斷地改良更新，使得 CCD 與 CMOS 兩者的差異逐漸縮小 。新一代的CCD朝向耗電量減少作為改進目標，以期進入照相