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發表時間：2003-01-09 03:41:00
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CCD 與 CMOS 在數位相機與行動電話上之應用
數位相機原文叫做Digital Still Camera, 簡稱的話可以是DSC，也可以是DC，意思是補捉靜態數位影像的照相機。它與傳統相機的最大不同，是感光媒介的部份;因此，外界光線進入了鏡頭的部份，包含對焦以及測光這些大致上是相同的，只是傳統相機用軟片來記綠影像，而數位相機最後接受光線像的是一塊感光元件，感光元件在接受經過鏡頭片組折射聚焦後的光線，將光線強弱以及顏色轉換成電子訊號，經過運算之後，壓縮傳送至儲存卡上記憶起來，便完成一次拍攝。
數位相機的功能主要可以分成感光元件、鏡頭、曝光控制、取景裝置、影像大小、輔助光源系統、色彩校正系統、電力系統、儲存系統與附屬功能等。以下將就數位相機的感光元件CCD及CMOS做詳述的說明。
CCD(Charge Coupled Device, 感光耦合元件)
CCD為數位相機中可記錄光線變化的半導體，功能類似傳統相機的底片，通常以百萬像素為單位。CCD上感光元件的表面具有儲存電荷的能力，並以矩陣的方式排列。當其表面感受到光線時，會將電荷反應在元件上，整個CCD上的所有感光元件所產生的訊號，就構成了一個完整的畫面。在消費市場上，我們通常會注意CCD的感光面對角線的尺寸及多少像素，例如1/2.7吋3百萬像素的彩色CCD，其中1/2.7吋，就是CCD的對角線長度為1/2.7吋，而3百萬像素，就是指所使用的CCD具有3百萬個感光單位。
一般來說，CCD的像素數目越多，所拍攝圖檔的尺寸也就越大，影像也會更清晰。至於到底需購買多少萬畫素的數位相機?須視個人使用上的需要而定，通常像素數量愈大，代表整個畫面中的整體影像質量比較大。如果使用最佳品質模式拍攝，無論使用電腦螢幕輸出或印刷等紙張輸出，影像質量比較大的影像，可以輸出的面積比較大。也就是說如僅止於網頁上的製作和小尺寸(3X5或4X6)的照片輸出，則100萬畫素的機種已足夠使用，如果你是需要較大尺寸的照片輸出，像是5X7,6X8, 則必須考慮200萬畫素的機種，而300萬畫素的機種則可支援A4尺寸的照片輸出，而A3尺寸的輸出則需使用400萬畫素以上的機種。如果沒有大尺寸照片輸出的需求，實在沒有追求高畫素的機種。因為畫素越高代表拍攝照片的檔案越大，檔案越大則越佔你的記憶卡空間且數位相機在處理、存取檔案所需的時間越長，如果數位相機的影像處理速度不夠快，則容易發生常常都在等待下一張拍攝的情形。
備註: 如Panasonic GD88內建之行動相機雖只有11萬畫素，但若只是要列印大頭貼(長x寬:3x2cm)其實就已足夠了。
CMOS(Complementary Metal-OxideSemi conductor, 互補性氧化金屬半導體)
CMOS和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS 的製造技術和一般電腦晶片沒有什麼差別，主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N(帶-電)和P(帶+電)級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片記錄和解讀成影像。然而，早期的CMOS的缺點就是太容易出現雜點，這主要是因為CMOS在處理快速變化的影像時，電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。不過，由於COMS的成本低，耗電需求少，加上便於製造，可以與影像處理電路同處於一個晶片上。因此，CMOS感光元件被大量地應用於低價網路型的數位相機上。
CCD與CMOS影像模組在數位相機的競爭由來數年，目前是兩雄割據各成一方霸。CCD在210萬畫素以上機種佔絕大多數，CMOS則是在210萬畫素以下機種取得壓倒性的勝利。然而影像模組在手機跟數位相機的應用，卻有相當多的不同。例如目前手機所應用的行動相機，無論是內建或是外掛式的數位相機，畫素多僅有30萬(VGA)、10萬(CIF)畫素兩種，比較要求電源管理與效率，由於CMOS在30萬、10萬畫素的區隔，不論在電源管理方面與價格上都較具吸引力，所以如J-Phone等業者一開始都採用CMOS的影像感測模組的設計。
機 型
感光元件
畫素
Nokia N7650
CMOS
30萬
Nokia 外接式行動相機
CMOS
30萬
Panasonic GD88
CMOS
11萬
Sharp GX-i98
CMOS
11萬
Siemens S57外接式行動相機
CMOS
30萬
SonyEricsson外接式行動相機
CMOS
30萬
從技術的架構來看，CCD感測IC在影像品質上，有顯著的優勢。兩者相比較，特別在感光度上比較敏感，例如一般的CMOS影像感測器，在5個勒克司(lux)以下，就很難將黑暗中的影像清晰的拍攝，但是CCD卻可以克服此限制。另外在影像飽和度、雜訊比上，CCD也比CMOS感測IC，有更好的表現。
根據Nikkei BP對日本民眾的一項調查發現，使用者多於晚上7點到8點後使用手機上的相機功能，所以NTT DoCoMo、AU業者就特別強調他們推出手機上的影像感測模組，有較強的夜間拍攝及影像品質，並隨後在市場上獲得熱烈的迴響。也使得原先採用CMOS影像感測模組的手機話務業者，如J-Phone與提供手機製造的Sharp、Sanyo、Toshiba等公司，都必須強調影像感測模組已經改採CCD的感測IC。
在供貨來源的穩定度比較上，CMOS影像感測器產業整體的彈性與穩定度，明顯優於CCD影像感測器。這是因為CCD的製程目前多掌握於日系廠商，其中真正有穩定規模對外銷售的僅SONY、Panasonic、Sharp，假如有製程轉換問題或是供貨吃緊狀況發生，對下游系統廠商的營運風險甚鉅，所以目前手機系統廠商，在不確定CCD產能供應順暢下，多採CMOS、CCD兩種影像感測模組並存的設計，甚至某些韓系的大廠，採用CMOS的款式還多於CCD影像模組。
日本市場雖是目前手機用影像感測模組最主要的應用地區，但是並不能代表全球市場。基於以上諸多考量，MIC認為目前CMOS與CCD影像感測器在手機上的應用，現今在日本市場會以CCD暫時領先。但是展望正崛起的全球各區域市場，以及未來幾年的發展，由於CCD還是有供貨不穩定、整體成本高以及採用技術門檻等問題，所以將會往高階手機與日系大廠代工的手機發展，而中階的手機與全球市場，則多數傾向採用CMOS影像感測模組。全球手機用影像感測模組產業，在關鍵零組件採用方面，未來將會呈現CMOS與CCD兩種架構並存的狀況。
數位相機原文叫做Digital Still Camera, 簡稱的話可以是DSC，也可以是DC，意思是補捉靜態數位影像的照相機。它與傳統相機的最大不同，是感光媒介的部份;因此，外界光線進入了鏡頭的部份，包含對焦以及測光這些大致上是相同的，只是傳統相機用軟片來記綠影像，而數位相機最後接受光線像的是一塊感光元件，感光元件在接受經過鏡頭片組折射聚焦後的光線，將光線強弱以及顏色轉換成電子訊號，經過運算之後，壓縮傳送至儲存卡上記憶起來，便完成一次拍攝。
數位相機的功能主要可以分成感光元件、鏡頭、曝光控制、取景裝置、影像大小、輔助光源系統、色彩校正系統、電力系統、儲存系統與附屬功能等。以下將就數位相機的感光元件CCD及CMOS做詳述的說明。
CCD(Charge Coupled Device, 感光耦合元件)
CCD為數位相機中可記錄光線變化的半導體，功能類似傳統相機的底片，通常以百萬像素為單位。CCD上感光元件的表面具有儲存電荷的能力，並以矩陣的方式排列。當其表面感受到光線時，會將電荷反應在元件上，整個CCD上的所有感光元件所產生的訊號，就構成了一個完整的畫面。在消費市場上，我們通常會注意CCD的感光面對角線的尺寸及多少像素，例如1/2.7吋3百萬像素的彩色CCD，其中1/2.7吋，就是CCD的對角線長度為1/2.7吋，而3百萬像素，就是指所使用的CCD具有3百萬個感光單位。
一般來說，CCD的像素數目越多，所拍攝圖檔的尺寸也就越大，影像也會更清晰。至於到底需購買多少萬畫素的數位相機?須視個人使用上的需要而定，通常像素數量愈大，代表整個畫面中的整體影像質量比較大。如果使用最佳品質模式拍攝，無論使用電腦螢幕輸出或印刷等紙張輸出，影像質量比較大的影像，可以輸出的面積比較大。也就是說如僅止於網頁上的製作和小尺寸(3X5或4X6)的照片輸出，則100萬畫素的機種已足夠使用，如果你是需要較大尺寸的照片輸出，像是5X7,6X8, 則必須考慮200萬畫素的機種，而300萬畫素的機種則可支援A4尺寸的照片輸出，而A3尺寸的輸出則需使用400萬畫素以上的機種。如果沒有大尺寸照片輸出的需求，實在沒有追求高畫素的機種。因為畫素越高代表拍攝照片的檔案越大，檔案越大則越佔你的記憶卡空間且數位相機在處理、存取檔案所需的時間越長，如果數位相機的影像處理速度不夠快，則容易發生常常都在等待下一張拍攝的情形。
備註: 如Panasonic GD88內建之行動相機雖只有11萬畫素，但若只是要列印大頭貼(長x寬:3x2cm)其實就已足夠了。
CMOS(Complementary Metal-OxideSemi conductor, 互補性氧化金屬半導體)
CMOS和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS 的製造技術和一般電腦晶片沒有什麼差別，主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N(帶-電)和P(帶+電)級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片記錄和解讀成影像。然而，早期的CMOS的缺點就是太容易出現雜點，這主要是因為CMOS在處理快速變化的影像時，電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。不過，由於COMS的成本低，耗電需求少，加上便於製造，可以與影像處理電路同處於一個晶片上。因此，CMOS感光元件被大量地應用於低價網路型的數位相機上。
CCD與CMOS影像模組在數位相機的競爭由來數年，目前是兩雄割據各成一方霸。CCD在210萬畫素以上機種佔絕大多數，CMOS則是在210萬畫素以下機種取得壓倒性的勝利。然而影像模組在手機跟數位相機的應用，卻有相當多的不同。例如目前手機所應用的行動相機，無論是內建或是外掛式的數位相機，畫素多僅有30萬(VGA)、10萬(CIF)畫素兩種，比較要求電源管理與效率，由於CMOS在30萬、10萬畫素的區隔，不論在電源管理方面與價格上都較具吸引力，所以如J-Phone等業者一開始都採用CMOS的影像感測模組的設計。
機 型
感光元件
畫素
Nokia N7650
CMOS
30萬
Nokia 外接式行動相機
CMOS
30萬
Panasonic GD88
CMOS
11萬
Sharp GX-i98
CMOS
11萬
Siemens S57外接式行動相機
CMOS
30萬
SonyEricsson外接式行動相機
CMOS
30萬
從技術的架構來看，CCD感測IC在影像品質上，有顯著的優勢。兩者相比較，特別在感光度上比較敏感，例如一般的CMOS影像感測器，在5個勒克司(lux)以下，就很難將黑暗中的影像清晰的拍攝，但是CCD卻可以克服此限制。另外在影像飽和度、雜訊比上，CCD也比CMOS感測IC，有更好的表現。
根據Nikkei BP對日本民眾的一項調查發現，使用者多於晚上7點到8點後使用手機上的相機功能，所以NTT DoCoMo、AU業者就特別強調他們推出手機上的影像感測模組，有較強的夜間拍攝及影像品質，並隨後在市場上獲得熱烈的迴響。也使得原先採用CMOS影像感測模組的手機話務業者，如J-Phone與提供手機製造的Sharp、Sanyo、Toshiba等公司，都必須強調影像感測模組已經改採CCD的感測IC。
在供貨來源的穩定度比較上，CMOS影像感測器產業整體的彈性與穩定度，明顯優於CCD影像感測器。這是因為CCD的製程目前多掌握於日系廠商，其中真正有穩定規模對外銷售的僅SONY、Panasonic、Sharp，假如有製程轉換問題或是供貨吃緊狀況發生，對下游系統廠商的營運風險甚鉅，所以目前手機系統廠商，在不確定CCD產能供應順暢下，多採CMOS、CCD兩種影像感測模組並存的設計，甚至某些韓系的大廠，採用CMOS的款式還多於CCD影像模組。
日本市場雖是目前手機用影像感測模組最主要的應用地區，但是並不能代表全球市場。基於以上諸多考量，MIC認為目前CMOS與CCD影像感測器在手機上的應用，現今在日本市場會以CCD暫時領先。但是展望正崛起的全球各區域市場，以及未來幾年的發展，由於CCD還是有供貨不穩定、整體成本高以及採用技術門檻等問題，所以將會往高階手機與日系大廠代工的手機發展，而中階的手機與全球市場，則多數傾向採用CMOS影像感測模組。全球手機用影像感測模組產業，在關鍵零組件採用方面，未來將會呈現CMOS與CCD兩種架構並存的狀況。
少東 於 2016-05-28 17:30:25 修改文章內容
商業贊助
發文數：1發表時間:2025-08-28 11:54:12
發文數：1742
發表時間：2003-01-09 06:45:00
發表時間：2003-01-09 06:45:00
沒人感興趣嗎
少東 於 2003-01-09 06:45:00 修改文章內容
發文數：21569
發表時間：2004-04-04 18:04:00
發表時間：2004-04-04 18:04:00
HOOK 於 2004-04-04 18:04:00 修改文章內容
發文數：21569
發表時間：2004-04-05 02:17:00
發表時間：2004-04-05 02:17:00
的確◎
HOOK 於 2004-04-05 02:17:00 修改文章內容
發文數：284
發表時間：2004-04-05 06:19:00
發表時間：2004-04-05 06:19:00
Pinky 於 2004-04-05 06:19:00 修改文章內容
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發表時間：2004-06-21 17:32:00
發表時間：2004-06-21 17:32:00
蠻懷念少東的！◎
HOOK 於 2004-06-21 17:32:00 修改文章內容