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電子成像技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)60年代，諾貝爾獎(jiǎng)得主Boyle和Smith開發(fā)出第一個(gè)CCD。這些元件是利用摻雜矽的固有能力將光子轉(zhuǎn)換成電子，并用得到的畫素等級(jí)電荷來測(cè)量光強(qiáng)度而運(yùn)作。在架構(gòu)上，這個(gè)設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)單，整個(gè)畫素區(qū)域可用來檢測(cè)光子和存儲(chǔ)電荷，提供最大訊號(hào)級(jí)別，支援高動(dòng)態(tài)范圍。

相同的畫素區(qū)域用于將電荷傳送到有限的輸出端，其中電荷被轉(zhuǎn)換為電壓。隨時(shí)間推移，這架構(gòu)已細(xì)化到包括Interline Transfer CCD設(shè)計(jì)，其中包含畫素等級(jí)的一個(gè)電子快門，無需相機(jī)設(shè)計(jì)中的機(jī)械快門。今天，CCD是采用訂制的半導(dǎo)體制程，高度優(yōu)化于成像應(yīng)用，并需要外部電路將類比輸出電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)位訊號(hào)以用于后續(xù)處理。一般而言，CCD的典型特點(diǎn)是高效的電子快門能力、寬動(dòng)態(tài)范圍和出色的影像均勻性。

相比之下，CMOS影像感測(cè)器設(shè)計(jì)最初是利用為主流半導(dǎo)體元件的制造而開發(fā)的工藝，如用于邏輯晶片、微處理器和記憶體模組的工藝。這點(diǎn)形成巨大的優(yōu)勢(shì)，如數(shù)位處理功能可直接納入晶片中，以增強(qiáng)影像感測(cè)器功能。CMOS影像感測(cè)器不像CCD將電荷傳送到有限的輸出端，而是把電晶體放置在每一畫素內(nèi)(或每組畫素)，來進(jìn)行電荷、電壓之間的轉(zhuǎn)換。這么一來，電壓(而不是電荷)可經(jīng)由整個(gè)元件傳輸，使得影像讀取變得更快、更靈活。此外，高端處理可直接結(jié)合至晶片，如果需要的話，影像感測(cè)器可輸出完全處理的JPEG影像，甚至是H.264視訊流。

雖然CCD影像感測(cè)器歷來提供比CMOS元件更好的成像性能，但近年來差距已大大縮小，CMOS影像感測(cè)器可提供的影像品質(zhì)現(xiàn)在已勝任多種應(yīng)用。這可從用于工業(yè)成像的最新一代CMOS元件看出，如安森美半導(dǎo)體的PYTHON CMOS影像感測(cè)器系列。

盡管最好的CCD可提供的一些成像參數(shù)可能仍然超越這一系列，但這些PYTHON元件的影像品質(zhì)已適用于線上檢測(cè)、交通監(jiān)測(cè)/收費(fèi)、運(yùn)動(dòng)分析等等。這使CMOS技術(shù)的其他性能優(yōu)勢(shì)更加顯著，如更快的幀率、更低的功耗、感興趣區(qū)域(ROI)的成像 。每一項(xiàng)性能對(duì)提升產(chǎn)量和支援這些應(yīng)用都至關(guān)重要。

因?yàn)檫@些內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，有人預(yù)計(jì)CCD影像感測(cè)器最終將消亡，因?yàn)镃MOS技術(shù)不斷進(jìn)步且最終將在所有面向使CCD性能黯然失色。但是，以后CCD和CMOS技術(shù)無疑將繼續(xù)發(fā)展，CCD的基礎(chǔ)架構(gòu)表明某些區(qū)域?qū)⒗^續(xù)保持特定的性能優(yōu)勢(shì)，使CCD成為要求最高成像性能的工業(yè)應(yīng)用的首選技術(shù)。