CMOS光电传感器的加工采用半导体厂家生产集成电路的流程，可以将数字相机的所有部件集成到一块芯片上，如光敏元件、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换器、图像信号处理器及控制器等，都可集成到一块芯片上，还具有附加DRAM的优点。只需要一个芯片就可以实现很多功能，因此采用CMOS芯片的光电图像转换系统的整体成本很低。

了解三片式CCD传感器

    第一种技术，也就是使用最普遍的一种技术，是使用单片式传感器。这种彩色传感器结构复杂，其中包括三个光学滤片，用以产生三种原色——红、绿、蓝——单独组成的三幅图像。这三幅图像足以在可见光范围内重新生成所有的颜色。这三种颜色的滤片将传感器上的全部像素分成三组，每种滤片覆盖三分之一数目的像素。传感器后面连接着视频电路和计时信号发生电路，它们会将传感器采集来的信号合成为彩色的复合视频信号。

    由于这种摄像机只有一个传感器，所有来自镜头的光线必须分成三份使用。这样，整个摄像机的灵敏度就降低到了原来的三分之一。又因为每一个分辨率点都必须由三个不同颜色的点组成，所以分辨率同样也降低到了原来的三分之一。但是，由于单片式传感器的价格相对较低，所以它比三片式传感器（带棱镜）应用得更广泛。

    三片式传感器技术的光路。这就是用来产生彩色视频信号的第二种技术：镜头和三色固态传感器之间放有棱镜，将光线折射到三片传感器上。

    棱镜的作用是将全部可见光分成三种原色（红绿蓝）。每个传感器都配有自己的视频电路和计时电路，以产生对应颜色的单色视频信号。三幅不同颜色的图像信号是同时产生的，但其强度就依该颜色在场景中所占的比例而定。摄像机最后输出的复合视频信号是三种颜色信号的代数组合。不同颜色信号在总信号中所占的比例依代表场景亮度的NTSC制式规定而确定。三片式传感器技术比单片式传感器技术的成本高，但它生成的图像也具有更好的色彩保真度、更高的分辨率和灵敏度。

    有一款采用3-CCD器件的彩色摄像机很是出色，它的镜头安装接口的直径是2.25英寸（卡口式），这么大的直径主要是为了配合三片式传感器和棱镜的工作。棱镜将入射光线分成三种原色后，各个传感器的输出信号经混合生成彩色的复合图像。将这种摄像机的显示结果与单CCD传感器摄像机的显示结果相比较，我们不难发现，每种颜色的像素数都是原来的三倍。结果，图像的分辨率也提高到了原来的三倍。图像中的色彩非常逼近被摄场景中的真实色彩。摄像机的分辨率达到了550 (H) X 350 (V)电视线。这种摄像机非常适合对分辨率要求较高的高分辨率S-VHS录像机和Hi-8录像机使用。S-VHS和Hi-8录像机需要接驳YC式信号（其中Y是照度信号，C是色度信号），这种信号的输出端子不是普通的BNC接头，但可以与传统的复合视频信号系统相兼容。因为摄像机中使用了三片CCD，它的最低工作照度可以低至1英尺烛光，也就是一支腊烛发出的光。这臻于完美的安全用彩色摄像机由于可以在低照度下工作，同时又能保有较高的分辨率，所以常被用来识别场景中的人或物，或用于出入口控制中的人员鉴别。

增强型CCD传感器的光线过载问题

    增强器是一种专门设计用来在近黑暗条件下工作的夜间监视系统。它不是为明亮灯光照射下的停车场或街道而设计的，它的设计用途是用于极度缺乏照明的场景，如树林、无照明的外部边界，黑暗的内部边界，或远距离场景等。

    SIT、ISIT和其它光敏真空管摄像设备都需要采取同样的预防措施。长时间暴露在明亮的点光源下，会引起永久性的图像滞留，或损坏光阴极的表面。当整个场景的照度保持相对一致时，增强器可以达到最佳工作状态。多云、或月光照耀下的海边，或漆黑一片的繁茂树林，都是增强型摄像机可以大显示身手的地方。有些地方有明亮的照明光源点，又有些地方完全黑暗的停车场或货运码头，在使用增强型摄像机观察时，画面质量会非常差，除非只让摄像机观察不带光源点的地带。

    由于工作照度的降低，强光引起的场景开花现象（Scene blooming，场景内的明亮光源所引起的白色过载点的扩散）就成了大多数摄像机经常遭遇到的问题。在低照度摄像系统中，除了偶然的明亮光线或闪光外，整个场景对比度非常小，因此这个问题显得尤其讨厌。当开花现象在画面中进行时，图像会变得模糊而丢失许多有用的信息。当SIT接收到的光线强度超过正常标准的1000倍时，图像开花就会成为严重的问题。为了减少这种讨厌的过载，许多SIT和ISIT摄像机都配有自动光圈镜头，以在摄像机工作的整个动态范围内提供照度补偿。为使摄像机看到过于明亮的目标（危险），常常使用快门机构来自动关闭光线的通道，从而起到保护传感器和真空管的作用。

    专为低照度工作环境而设计的成像设备通常不能将低照度场景中的高亮度点正常成像（高亮度点会浸染到邻近区域去）。不同的低照度系统可以不同程度地处理地表火、闪光、车灯，或跑道灯光等强光源。这些强光源所发出光线的亮度比从场景搜集的残余光线的亮度要高得多（后者只能为被摄物体提供极少的照明）。强光源释放的能量通过空气和增强器的光学器件扩展，其结果是聚集的光线在邻近范围内多次扩展，直至其尺寸远远超过点光源本身应占的图像尺寸，进而引起邻近图像细节的消失。第一代真空管增强器曾饱受这种“开花之苦”。第二代增强器由于具有内置的饱和度控制功能，因此较少出现开花现象。第二代增强器在意外的明亮光线（如汽车前灯、街灯等）的过载免除方面作出了有效的改进。通过实际使用这些设备，就可以看出三级式第一代、第二代和第三代增强器的不同之处。在强光点处理方面，第二代和第三代增强器显示出比第一代增强器更优越的性能。

     CMOS传感器与CCD传感器的比较  CCD，(Charge Coupled Device)，即“电荷耦合器件”，以百万像素为单位。数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。与胶卷的原理相似，光线穿过一个镜头，将图形信息投射到CCD上。但与胶卷不同的是，CCD既没有能力记录图形数据，也没有能力永久保存下来，甚至不具备“曝光”能力。所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器，一个信号处理器以及一个存储设备(比如内存芯片或内存卡)。CCD有各式各样的尺寸和形状，最大的有2×2平方英寸。1970美国贝尔实验室发明了CCD。二十年后，人们利用这一技术制造了数码相机，将影像处理行业推进到一个全新领域。

    CMOS,(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。它是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导所需的大量资料。有人发现，将CMOS加工也可以作为数码相机中的感光传感器，其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的。                 

   CCD和CMOS的技术对比

从技术的角度比较，CCD与CMOS有如下四个方面的不同：

    信息读取方式：CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。 　　

    速度：CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。 　　

    电源及耗电量：CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。 　　

    成像质量：CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

    目前，CCD技术主要掌握在索尼、佳能、奥林巴斯等几大厂商手中。主流的数码相机均采用CCD作为光敏传感器件，像素数一般为三百万左右。其制造工艺复杂，功耗大，成本较高。未来，采用CCD传感器的数码相机将继续朝着提高像素数，增加拍摄功能，提高照片质量的方向发展，力争在各项指标上早日达到传统相机的标准。

    采用CMOS传感器的数码相机一般低于130万像素，主要面向以家庭、个人用户为主的低端市场。其时尚化、多功能、价格低的优势受到了普通消费者的欢迎。国内的数码相机厂商对CMOS数码相机倾注了极高的热情，包括海鸥、先科、喜马拉雅等先后推出了相应产品。   CMOS可塑性较高，未来除了数码相机之外，将在传真机、扫描仪、数字摄像机、安全侦测系统等方面得到广泛应用。目前市场上CMOS产品不多，但在美国，包括Intel、ATI在内的多家公司都在积极研发相关产品。今年7月，欧洲的独立半导体研究机构IMEC公布了两个有关CMOS的研发项目，其中探索CMOS技术极限的“Advanced Device Implementation Program”，其目标是确立国际半导体技术规划（ITRS）的最新版本，并提出面向60nm～30nm的技术。

CCD和CMOS摄像头的区别

首先说一下在闭路电视监控中摄像机的CCD 和CMOS 的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说，CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大，再串联 ADC 输出；相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC（放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。

两者优缺点的比较

                                    CCD                                           CMOS 

            设    计       单一感光器                            感光器连接放大器 

            灵敏度      同样面积下高                        感光开口小，灵敏度低 

            成    本       线路品质影响程度高，         成本高    CMOS整合集成，成本低 

            解析度      连接复杂度低，解析度高     低，新技术高 

            噪点比      单一放大，噪点低                百万放大，噪点高 

            功耗比      需外加电压，功耗高            直接放大，功耗低

    由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。

    整体来说，CCD与CMOS 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：

    ISO 感光度差异：由于CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。

    成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失；相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。

     解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂，其感光开口不及CCD大， 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万像素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。

    噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。

    耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；但CCD却为被动式， 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。