CHƯƠNG 1 : CÔNG NGHỆ CẢM BIẾN HÌNH ẢNH
1.3. So sánh CCD và CMOS
Một cảm biến CMOS kết hợp bộ khuếch đại, bộ chuyển đổi ADC và mạch cho quá trình xử lý bổ sung, trong khi đó ở một máy ảnh với cảm biến CCD, nhiều chức năng xử lý tín hiệu được thực hiện ngoài cảm biến. Cảm biến CMOS có mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với cảm biến hình ảnh CCD, có nghĩa là nhiệt độ bên trong máy ảnh hay các thiết bị có thể được giữ thấp hơn. Các vấn đề về nhiệt với cảm biến CCD có thể được giải quyết bằng các nghiên cứu trong thời gian tới, song mặt khác, cảm biến CMOS có thể phải chịu nhiều nhiễu từ cấu trúc.
Một cảm biến CMOS cho phép 'windowing' và đa xem trực tuyến,điều mà không thể được thực hiện với một CCD cảm biến. Một cảm biến CCD thường có một điện áp chuyển đổi mỗi cảm biến, trong khi một bộ cảm biến CMOS có một trên mỗi pixel. Đầu đọc nhanh hơn từ một cảm biến CMOS làm cho nó dễ dàng hơn để sử dụng cho đa-megapixel trong máy ảnh. Tiến bộ công nghệ gần đây đã loại trừ sự khác biệt về độ nhạy sáng giữa một CCD và cảm biến CMOS với một mức giá nhất định.
Cảm biến CCD vẫn thường lựa chọn những ứng dụng trong đó chất lượng hình ảnh là những yêu cầu chính. CCD được cải thiện với hiệu suất lượng tử đạt 85% và 16 bit dải động.
Cảm biến CMOS có giá rẻ hơn nhiều, sản xuất số lượng lớn (hơn 90 %) trong điện thoại di động, đồ chơi, máy ảnh giá rẻ. Bảng 1.1 đã chỉ rõ sự tương quan về đặc điểm cũng như chất lượng của hai công nghệ CMOS và CCD.
21
Mô tả Thành phần Tốc độ Độ nhạy Nhiễu Độ phức tạp hệ thống Độ phức tạp cảm biến Đầu ra Tín hiệu điểm ảnh Xung clock Bảng 1.1. So sánh giữa CCD và CMOS
Hình 1. 17. Xu hướng phát triển của CMOS và CCD
22
Những lợi thế khác của bộ cảm biến CMOS là chúng tiêu thụ ít điện hơn và có thể kết hợp những mạch khác trên cùng chip. Những tính năng bổ sung của loại chip này có thể bao gồm bộ chuyển đổi tương tự - số, tính năng điều khiển camera, nén hình ảnh hay chống rung.
Tuy nhiên, những mạch bổ sung này sử dụng không gian bình thường được sử dụng cho thiết bị đo sáng. Điều này làm cho bộ cảm biến kém nhậy sáng hơn, tạo ra những bức ảnh chất lượng thấp hơn khi chụp ở trong nhà hoặc trong những điều kiện thiếu sáng khác.
Một CCD điển hình tiêu thụ 2 đến 5W, một chip CMOS thường tiêu thụ 20mW đến 50mW.
CMOS được phát triển nhanh chóng cũng cho các ứng dụng cao cấp:
- Bộ cảm biến CMOS đã đạt độ phân giải 12Mpixel
- Thiết kế cải tiến rút ngắn khoảng cách chất lượng
- Cải thiện “fill-factor”