CCD，英文全稱:Charge-coupled Device，中文全稱:電荷耦合器件。可以稱之為CCD圖像傳感器。CCD是壹種半導體器件，可以將光學圖像轉換為數字信號。植入CCD上的微小感光物質稱為像素。CCD包含的像素越多，它提供的圖像分辨率就越高。CCD的功能就像膠片壹樣，但它將圖像像素轉換為數字信號。CCD圖像傳感器可以直接將光信號轉換為數字電信號，實現圖像的采集、存儲、傳輸、處理和再現。其顯著特點是:1。體積小、重量輕；2.功耗低，工作電壓低，耐沖擊振動，性能穩定，使用壽命長；3.高靈敏度、低噪聲和大動態範圍；4.響應速度快，具有自掃描功能，圖像失真小，無殘像；5.采用超大規模集成電路技術生產，像素集成度高，尺寸精確，商業生產成本低。因此，許多使用光學方法測量外徑的儀器使用CCD器件作為光電接收器。
電荷耦合器件
CCD在功能上可分為線陣CCD和面陣CCD。線陣CCD通常將CCD的內部電極分成陣列，每個陣列稱為壹個相位，並施加相同的時鐘脈沖。所需的相數由CCD芯片的內部結構決定，不同結構的CCD可以滿足不同場合的要求。線陣CCD可分為單通道和雙通道，其感光區域為MOS電容或光電二極管結構，因此生產工藝相對簡單。它由光敏面陣和移位寄存器掃描電路組成，其特點是信息處理速度快，外圍電路簡單，易於實時控制，但獲得的信息量較小，因此無法處理復雜的圖像（右圖為線陣CCD）。面陣CCD的結構復雜得多。它是由許多感光區域排列成正方形陣列並以壹定形式連接成壹個裝置組成的，可以獲得大量信息並處理復雜圖像。
第二，CMOS
CMOS（complementary metal-oxide-semiconductor），中文稱為互補金屬氧化物半導體，是計算機系統中的重要芯片，保存著系統啟動的最基本數據。CMOS的制造技術與壹般的計算機芯片沒有什麽不同，主要使用由矽和鍺制成的半導體，從而使N（帶-電）和P（帶+電）能級的半導體在CMOS上共存，這兩種互補效應產生的電流可以被處理芯片記錄並解釋為圖像。後來，人們發現CMOS經過處理後也可以用作數字攝影中的圖像傳感器，並且CMOS傳感器還可以細分為無源像素傳感器CMOS和有源像素傳感器CMOS。
第三，CCD和CMOS的比較
CCD和CMOS傳感器是兩種廣泛使用的圖像傳感器。它們都使用光電二極管將圖像轉換為數字數據，但主要區別在於數字數據的傳輸方式不同。CCD傳感器每壹行中每個像素的電荷數據將依次傳輸到下壹個像素，從底部輸出，然後由傳感器邊緣的放大器放大輸出；在CMOS傳感器中，每個像素將與壹個放大器和壹個A/D轉換電路相鄰，並以類似於存儲電路的方式輸出數據。造成這種差異的原因是:CCD的特殊技術可以確保數據在傳輸過程中不會失真，因此每個像素的數據都可以在邊緣聚集然後放大；而CMOS技術的數據在傳輸距離較長時會產生噪聲，因此必須先將其放大，然後再對每個像素的數據進行積分【1】。由於數據傳輸方式的不同，CCD和CMOS傳感器在效率和應用方面存在許多差異。這些差異包括:
1.靈敏度差異:
由於CMOS傳感器的每個像素由四個晶體管和壹個光電二極管（包括放大器和A/D轉換電路）組成，每個像素的感光面積遠小於像素本身的表面積，因此在相同像素尺寸下，CMOS傳感器的靈敏度低於CCD傳感器。[1]
2.成本差異:
由於CMOS傳感器采用了壹般半導體電路中最常用的CMOS技術，因此外圍電路（如AGC、CDS、時序發生器或DSP）可以很容易地集成到傳感器芯片中，因此可以節省外圍芯片的成本。此外，由於CCD使用電荷轉移來傳輸數據，只要壹個像素無法運行，就無法傳輸壹整行數據，因此CCD傳感器的良品率控制比CMOS傳感器要困難得多，即使是經驗豐富的制造商也無法在產品問世後的半年內突破50%的水平，因此CCD傳感器的成本將高於CMOS傳感器。[1]
3.分辨率差異:
CMOS傳感器的每個像素比CCD傳感器更復雜，其像素大小很難達到CCD傳感器的水平。因此，在比較相同尺寸的CCD和CMOS傳感器時，CCD傳感器的分辨率通常優於CMOS傳感器。例如，市場上的CMOS傳感器可以達到265，438+百萬像素的最高水平（OmniVision的OV2610，2002年6月推出），尺寸為65，438+0/2英寸，像素尺寸為4.25μm，但索尼在2002年6月推出了ICX452。它的尺寸與ov 2610（1/1.8英寸）相似，但分辨率可以達到513百萬像素，像素尺寸僅為2.78毫米。【1】
4.噪音差異:
由於CMOS傳感器的每個光電二極管都需要壹個放大器，而放大器屬於模擬電路，因此很難保持每個放大器的結果壹致。因此，與芯片邊緣只有壹個放大器的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲會增加很多，從而影響圖像質量。[1]
5.功耗差異:
CMOS傳感器的圖像采集方式是主動式的，光電二極管產生的電荷會被晶體管直接放大輸出。而CCD傳感器是被動采集，需要施加電壓來移動每個像素中的電荷，施加的電壓通常需要達到12 ~ 18V。因此，CCD傳感器的電源管理電路設計難度更大（需要電源IC），高驅動電壓使其功耗遠高於CMOS傳感器。例如，OmniVision的ov 7640（1/4英寸，VGA）以30 fps的速度運行，功耗僅為40mW。然而，致力於低功耗CCD傳感器的三洋生產的1/7英寸和CIF級產品的功耗仍在90mW以上。所以CCD的發熱量比CMOS大，不能長時間在陽光下工作。【1】綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率和噪聲控制方面優於CMOS傳感器，而CMOS傳感器具有低成本、低功耗和高集成度的特點。然而，隨著CCD和CMOS傳感器技術的發展，它們之間的差異已逐漸縮小。例如，CCD傳感器已在功耗方面得到改善，以應用於移動通信市場（三洋）；是這方面的代表制造商）；CMOS傳感器在提高分辨率和靈敏度方面不足，因此可以應用於更高端的圖像產品。