MCCD與CCD、CMOS技術之間的制衡
出的一致性非常好;而CMOS芯片中,每個像素都有各自的信號放大器,各自進行電行一電壓的轉換,其信號輸出的一致性較差。但是CCD為了讀出整幅圖像信號,要求輸出放大器的信號帶寬較寬,而在CMOS芯片中,每個像元中的放大器的帶寬要求較低,大大降低了芯片的功耗,這就是CMOS芯片功耗比CCO要低的主要原因。盡管降低了功耗,但是數以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲,這又是CMOS對CCD的固有劣勢。
(2)集成性
從制造工藝的角度看,CCD中電路和器件是集成在半導體單晶材料商,工藝較復雜,世界上只有少數幾家廠商能夠生產CCD晶元,如DALSA.SONY、松下等。CCD僅能輸出模擬電信號,需要后續的地址譯碼器、模擬轉換器、圖像信號處理器處理,并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路,集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上,這種工藝與生產數以萬計的計算機芯片和存儲設備等半導體集成電路的工藝相同,因此聲場CMOS的成本相對CCD低很多。同時CMOS芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D轉換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上,只需一塊芯片就可以實現相機的所有基本功能,集成度很高,芯片級相權概念就是從這產生的。隨著CMOS成像技術的不斷發展,有越來越多的公司可以提供高品質的CMOS成像芯片,包括:Micron、CMOSIS、Cypress等。
(3)速度
CCD采用逐個光敏輸出,只能按照規定的程序輸出,速度較慢。CMOS有多個電荷一電壓轉換器和行列開關控制,讀出速度快很多,大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機。此外CMOS的地址選通開關可以隨機采樣,實現子窗口輸出,在僅輸出于商口圖像時可以獲得更高的速度。
(4)噪聲
CCD技術發展較早,比較成熟,采用PN結或二氧化硅隔離層隔離噪聲,成像質量相對CMOS光電傳感器有一定優勢。由于CMOS圖像傳感器集成度高,各元件、電路之間距離很近,干擾比較嚴重,噪聲對圖像質量影響很大。隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展,為生產高密度優質的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。
MCCD
1.MCCD簡介
從圖像傳感器的制作工藝上分,目前只有兩種工藝:一種是CCD,另一種是CMOS。CCD是集成在半導體單晶硅材料上,而CMOS是集成在互補金屬氧化物半導體材料上。
從圖像傳感器的架構上分:CCD的曝光由XSG1、XSG2及XSUB控制,讀出由XH1、XH2、XV1、XV2、XV3、XV4控制,這些信號都來自DSP,因此CCD是被動器件;而CMOS的曝光及讀出,都來自于芯片內部的時基生成模塊,因此CMOS是主動器件。
從彩色德光陣列來看,一般的CCD使用互補色CMYG的德光陣列,而CMOS使用原色RGB的濾光陣列。CMYG陣列對光線的衰減少,但是色彩還原時不如RGB的陣列豐富,因此更加適合于對光靈敏度要求高的安防行業。
MCCD既不是CMOS又不是CCD,它汲取了CMOS與CCD的特點,將圖像傳感器像素的靈敏度及面質推上了一個更高的臺階。
MCCO使用CMYG互補色濾光陣列,具有如CCD一樣的畫質,比CCD高的可見光靈敏度及超高的紅外光靈敏度、更大的動態范圍。MCCD使用與CCD兼容的曝光、讀出控制方式(使用XSUB、XSG1、XH1、XH2、XV2、XV4信號),因此MCCO是與CCO相同的被動器件。MCCD又利用CMOS工藝集成度高的特點,將先進的圖像信號處理器及AFE的功能集成到芯片中,有效提高了圖像質量。
2.MCCD技術特點
從圖3中可明確看出MCCO與CCD應用電路之間的區別主要有以下兩方面:
(1)MCCD集成了AFE,可直接輸出量化后的數字圖像信號;
(2)MCCD使用CMOSI藝,無需CCD的高壓驅動,因此除了省去高壓驅動芯片以外;電源的設計也相對簡化了,PCB上能有更加干凈的電源。
此外;MCCD除了具有和主流監控圖像傳感器CCD相同的數據輸出接口(可以直接和CCD配套的DSP接口)之外,還具備更高的可見光及近紅外靈敏度,低照度下的信噪比也更為優良,特別適用于“平安城市”全天候監控,室外中遠距離大范圍的夜視監控和高端無紅暴、需要940NM波長紅外燈補充的專業監控攝像機系統。
在技術基礎方面,MCCD具有以下特點:
(1)高性能的像素設計,高靈敏度的像素設計是成就MCCD的堅實基礎。
(2)高速并行技術,幀速每秒可超2000幀。
(3)高速紅外三維影像捕捉,全球首創的全局結合滾動高這曝光模式。
(4)獨有防蒙塵技術,能夠消除50%以上的圖像固形噪聲,提高畫面品質。
MCCD的研制成功,標志著中國的安防監控行業在高端監控
責任編輯:廖生玨
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