Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.
 

Отличия матрицы CCD от матрицы CMOS

Отношение потребителей к выбору матриц разных типов – CCD и CMOS – существенно изменилось после 2001г., когда производителями данной продукции была сформирована общая концепция разграничения сфер применения указанных матриц.

Относительно CCD стало ясно, что ее лучше всего использовать для съемки перемещающихся и мелких объектов. Следовательно, CCD хорошо подходит для построения системы с высоким качеством изображения: цифровой видеоаппаратуры, медицинского оборудования и т.п.

Главным преимуществом CMOS выступает цена. Этот тип матриц целесообразно использовать для ниши недорогих фотоаппаратов, бытовой и офисной техники, игровых устройств.

За многие годы развития матриц CMOS производителям удалось заметно снизить как постоянные, так и случайные шумы, искажающие качество изображения. Еще один минус CMOS – возникновение помех при захвате динамической картинки из-за слабой чувствительности сенсора. Современные устройства уже не страдают от такого недостатка, а захват изображения без заметных искажений может производиться со скоростью 15-30 кадров/сек. От такой проблемы были уже избавлены CMOS-сенсоры на 0,3 мегапиксела.

Победа в конкурентной технической борьбе сводится преимущественно к уменьшению площади пиксела. Чтобы успешно продвигать подобный продукт на современном рынке, при диагонали в ¼ дюйма и разрешении в 1 мегапиксел, площадь пиксела должна быть не более 3 кв. мкм. Как ни стараются производители CMOS, но соответствовать такому условию они пока не могут. По мнению аналитиков, в данной категории первенство будет принадлежать все-таки CCD.

Крупные производители выпускают одновременно и CMOS-сенсоры, и CCD-матрицы. Представители крупнейшего мирового поставщика модулей захвата – Sharp считают 2003г. пиком расцвета CCD-технологии.

Преимущества CCD-матриц:

• низкий уровень шума;
• высокая чувствительность;
• высокий коэффициент заполнения пикселов (приближается к 100%);
• высокая эффективность: отношение числа зарегистрированных фотонов к числу попавших на светочувствительную область CCD- матрицы приближается к 95%.

Недостатки матриц типа CCD:

• сложная схема считывания сигнала (а значит и сложная технология в целом);
• высокое энергопотребление;
• высокая стоимость производства.

Преимущества CMOS-матриц:

• высокое быстродействие (достигает 500 кадров/сек);
• низкое энергопотребление (практически в 100 раз ниже, чем CCD);
• перспективность технологии: на этом же кристалле несложно организовать дополнительные схемы (аналогово-цифровые преобразователи, оперативную память, процессор – получится полноценная цифровая камера на одном кристалле); такое устройство совместно разрабатывают с 2002г. Samsung Electronics и Mitsubishi Electric.

Недостатки CMOS-матриц:

• невысокая чувствительность вследствие низкого коэффициента заполнения пикселов (эффективная поверхность пикселов составляет примерно 75%, остальное занимают транзисторы);
• высокий уровень шума, спровоцированный «темповыми» токами, что способствует усложнению технологии и повышению ее стоимости (даже при отсутствии освещения через фотодиод течет относительно высокий ток).

Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.