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CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。工业相机按CCD传感器结构分为面阵CCD相机与线阵CCD相机： 面阵CCD的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，因此其应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。由于生产技术的制约，单个面阵CCD的面积很难达到一般工业测量对视场的需求。 而线阵CCD的优点是一维像元数可以做得很多，而总像元数角较面阵CCD相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。而且线阵CCD分辨力高，价格低廉，可满足大多数测量视场的要求，但要用线阵CCD获取二维图像，必须配以扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵CCD每一扫描行的坐标。一般看来，这两方面的要求导致用线阵CCD获取图像有以下不足：图像获取时间长，测量效率低；由于扫描运动及相应的位置反馈环节的存在，增加了系统复杂性和成本；图像精度可能受扫描运动精度的影响而降低，最终影响测量精度。 即便如此，线阵CCD获取图像的方案在以下几方面仍有其特有的优势：线阵CCD加上扫描机构及位置反馈环节，其成本仍然大大低于同等面积、同等分辨率的面阵CCD；扫描行的坐标由光栅提供，高精度的光栅尺的示值精度可高于面阵CCD像元间距的制造精度，从这个意义上讲，线阵CCD获取的图像在扫描方向上的精度可高于面阵CCD图像；新近出现的线阵CCD亚像元的拼接技术可将两个CCD芯片的像元在线阵的排列长度方向上用光学的方法使之相互错位1／2个像元，相当于将第二片CCD的所有像元依次插入第一片CCD的像元间隙中，间接“减小”线阵CCD像元尺寸，提高了CCD的分辨率，缓解了由于受工艺和材料影响而很难减小CCD像元尺寸的难题，在理论上可获得比面阵CCD更高的分辨率和精度。 因此，线阵CCD加扫描运动获取图像的方案目前仍使用广泛，尤其是在要求视场大，图像分辨率高的情况下甚至不能用面阵CCD替代。但是，仅有高的分辨率还不能保证有高的图像识别精度，特别是线阵CCD获取的图像虽然分辨率高，但由于受扫描运动精度的影响，其图像较面阵CCD图像更具特殊性。因此，图像识别时不仅要充分利用分辨率高的优势，还必须从算法上克服扫描运动的影响，使机械传动的误差不致直接影响最终的图像识别精度。
CCD芯片按尺寸分类：
CCD尺寸，亦即摄像机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。 目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。 CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。
1英寸——靶面尺寸为 宽12.7mm*高9.6mm ，对角线16mm。 2/3英寸——靶面尺寸为 宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 1/2英寸——靶面尺寸为 宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 1/3英寸——靶面尺寸为 宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 1/4英寸——靶面尺寸为 宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。
【注：靶面尺寸的宽高比近似等于4∶3，而规格英寸数约为 " 宽度*2/25.4 " 】
附：135胶片规格：
一般135胶片的片基厚度为0.135毫米。135胶卷源于35mm高度的打孔电影胶片，1913年，德国人奥斯卡·巴纳克将其用于他发明的徕卡（Leica）牌小型照相机上，由此形成标准。 35mm指的是胶卷的高度为35mm，由于上下两端有齿孔，所以有效高度为24mm，这种胶片的单幅图像感光面积为24mm*36mm(对角线43.27mm)。 135胶卷前面那个1是怎么回事呢？ OscarBarnack设计的莱卡相机首先使用35mm电影胶片，但是一开始胶片必须先装进可重复使用的暗合里，把片头剪去，才可拍摄。1934年，柯达公司引入了一次性的135胶卷盒，这实际上是德国斯图加特的Nagel相机厂的发明，柯达收购了该厂。柯达于1935年正式推出135柯达彩色胶卷。所以，135的那个1是指有别于可重复使用暗盒的一次性暗盒，135胶卷的完整定义则为“采用一次性暗盒的35mm胶片”。
按照度划分，CCD又分为：
普通型 正常工作所需照度1～3LUX 月光型 正常工作所需照度0.1LUX左右 星光型 正常工作所需照度0.01LUX以下 红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像.
【注：勒克司（lux，法定符号为：lx）照度单位，为距离一个光强为1cd的光源，在1米处所接受的照明强度。习称：烛光·米。亦即距离该光源1米处，1平方米面积接受1lm光通量时的照度】
CMOS
CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机 系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带-电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器，CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive PixelSensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。与CCD相比，CMOS具有体积小，耗电量不到CCD的1/10，售价也比CCD便宜1/3的优点。 与CCD产品相比，CMOS是标准工艺制程，可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备，且品质可随著半导体技术的提升而进步。同时，全球晶圆厂的CMOS生产线较多，日后量产时也有利于成本的降低。另外，CMOS传感器的最大优势，是它具有高度系统整合的条件。理论上，所有图像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC…等，都可放在集成在一颗晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片（Back-endChip）、快闪记忆体（FlashRAM）等也可整合成单晶片（SYSTEM-ON-CHIP），以达到降低整机生产成本的目的。
最新CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。像素灵敏度的一个衡量尺度是填充因子(感光面积与整个像素面积之比)与量子效率(由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量)的乘积。CCD传感器因其技术的固有特性而拥有一个很大的填充因子。而在CMOS图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，人们给CMOS图像传感器装配上了有源像素传感器(APS)，并且导致填充因子降低，原因是像素表面相当大的一部分面积被放大器晶体管所占用，留给光电二极管的可用空间较小。所以，当今CMOS传感器的一个重要的开发目标就是扩大填充因子。赛普拉斯(FillFactory)通过其获得专利授权的一项技术，可以大幅度地提高填充因子，这种技术可以把一颗标准CMOS硅芯片最大的一部分面积变为一块感光区域。 另外，对于一个典型的工业用图象传感器而言，由于许多场景的拍摄都是在照明条件很差的情况下进行的，因此拥有较大的动态范围将是十分有益的。CMOS图像传感器通过多斜率操作实现了这一目标：转换曲线由倾度不同的直线部分所组成，它们共同形成了一个非线性特征曲线。因此，一幅场景的黑暗部分有可能占据集成模拟-数字转换器转换范围的很大一部分：转换特征曲线在这里最为陡峭，以实现高灵敏度和对比度。特征曲线上半部分的平整化将在图像的明亮部分捕获几个数量级的过度曝光，并以一个更加细致的标度来表现它们。采用多斜率的方式来运作LUPA-4000将使高达90dB的光动态范围与一个10位A/D转换范围相匹配。 具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS图像传感器在此基础上更进一步；它们是专为汽车应用而设计的。其像素由光电二极管组成，可提供高达120dB的自适应动态范围。面向汽车应用的ACM100相机模块就采用了这些传感器，这种相机模块据称是同类产品中率先面市的全集成化相机解决方案：该视觉解决方案被看作是面向驾驶者保护、防撞、夜视支持和轮胎跟踪导向的未来汽车安全系统的关键元件。 此外，对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术还具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：它去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。
附：CMOS主动式像素传感技术的发展史
Aptina，这个公司名也许有人还不了解。但提到美光半导体，这可是一家鼎鼎有名的存储器公司，当然，除了存储设备，公司的图像传感器同样很出名，随着图像传感器越来越出名，2009年七月，美光将图像传感器部门分拆，也就成了现在的Aptina。
CMOS主动式像素传感技术前世今生：
谈到CMOS主动式像素传感器技术，我们必须要说一下美国喷气推进实验室(JPL)，没错，就是负责探索者计划的JPL，为了解决CCD抗辐射性能弱的问题，1992年EricFossum博士在JPL发明了CMOS主动式像素传感技术。Fossum发现了CMOS传感器在功耗，面积及响应时间方面的优势，非常适合消费电子的应用，1995年，他成立了Photobit公司，第一次实现了CMOS图像传感器技术的商业化发展。
Photobit的产品一经推出，就得到了业界的热捧，被用在包括罗技的QuickCam摄像头，Basler高速机器视觉解决方案，Shink的牙齿X光技术以及Gentex的自动切换灯光的镜子等等诸多应用。
2001年，美光收购了Photobit并于次年推出首个图像传感器产品，2006年，又收购了Avago的图像传感器部门，进一步确立了在图像传感器中的领军地位，2008年，出货量达到十亿颗的里程碑。2009年，美光将Aptina分拆，并吸引了包括RiverwoodCapital和TPG的风投，自此，Aptina作为独立公司开始运营。2010年，公司收购Insilica，确保了在工艺上的领先地位。
在最近iSuppli的一份报告中表示，Aptina市场份额排名第三，位于Sony及OmniVision之后。现在，Aptina的产品已经被用在数以百计的产品中，包括视频会议，电脑，相机，汽车，手机，游戏等多种领域。
针对中国推出最出色的2.2微米像素传感器：
日前，Aptina推出一款支持电子稳像(EIS)功能的新型1/3英寸原生全高清1080p30视频传感器AR0330CS。此款产品和2.2um的AR0330基本参数相同，最大的不同就是从1080p60变成了30。Aptina公司市场经理李久滔表示，“对于既要求图像质量，又对成本敏感的厂商来说，Aptina的AR0330CS在色彩表现上和AR0330一致，而1080p30也足以满足大多数的应用，包括行车记录仪，手机，数码摄像机等。”
关于AR0330的性能表现，说多少也没用，大家看看Aptina自己做的Demo，一下子就可以分出个好坏。需要说明的是，AR0330采用A-Pix技术，对于红光和绿光改进了量子效率，使其对于弱光敏感度得到了很大提升。
AR0330CS既支持5.8mm镜头，同时支持6mm镜头，对于用户来讲，无需再更换镜头模组，同时也增加了灵活性选择。现在的行车记录仪都向着高清方向发展，所以成像质量是用户最需要的考虑的，AR0330的高清传感器相比较市面上的VGA摄像头，清晰度高出几倍，另外产品同时具备电子稳像系统，会对颠簸状态的图像进行补偿，非常适合于运动用图像记录仪以及行车记录仪。
除此之外，李久滔还介绍了Aptina的一个创新，就是同时支持并行和两路MIPI两种方案，这样可以使用户马上和DSP图像处理方案相结合而无需更换新的方案，并且支持并口的DSP处理器价格都可以接受，这样一来整体的BOM成本并不会提高。
AR0330CS可使数码摄像机设计实现大众市场消费者期望的价格敏感点，满足人们日益增长的对高品质高清视频的需求。TCL数码科技有限公司总经理彭秀峰表示：“AR0330CS提供了极其丰富的功能、卓越的弱光性能和令人惊叹的总体视频质量。我们之所以选择AR0330CS，因为它能帮助TCL实现高性能的摄录一体机，并能够和目前市场上价位高得多的产品竞争”。
Aptina客户对于该2.2微米像素传感器的早期反馈也非常赞许。由于AR0330CS具有的高性能，在数码摄像机成像传感器领域，Aptina能够向客户提供他们所期待的至高品质。天彩电子有限公司首席执行官邓荣芳表示:“对于高清视频应用，日光下生动鲜艳的色彩呈现需求日益迫切，而这正是我们产品可以利用的AR0330CS强大优势。”
CCD与CMOS的区别
CCD与CMOS传感器是被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。 CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。 造成这种差异的原因在于：CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个象素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，必须先放大，再整合各个象素的数据[1]。 由于数据传送方式不同，因此CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异，这些差异包括：1.灵敏度差异：
由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。[1]2.成本差异：
由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timinggenerator、或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。[1]3.分辨率差异：
CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂，其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。例如，市面上CMOS传感器最高可达到210万象素的水平(OmniVision的OV2610，2002年6月推出)，其尺寸为1/2英寸，象素尺寸为4.25μm，但Sony在2002年12月推出了ICX452，其尺寸与OV2610相差不多(1/1.8英寸)，但分辨率却能高达513万象素，象素尺寸也只有2.78mm的水平。[1]4.噪声差异：
由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。[1]5.功耗差异：
CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到12~18V；因此，CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加powerIC)，高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。举例来说，OmniVision推出的OV7640(1/4英寸、VGA)，在30fps的速度下运行，功耗仅为40mW；而致力于低功耗CCD传感器的Sanyo公司推出的1/7英寸、CIF等级的产品，其功耗却仍保持在90mW以上。因此CCD发热量比CMOS大，不能长时间在阳光下工作。[1] 综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异有逐渐缩小的态势，例如，CCD传感器一直在功耗上作改进，以应用于移动通信市场(这方面的代表业者为Sanyo)；CMOS传感器则在改善分辨率与灵敏度方面的不足，以应用于更高端的图像产品。目前，CCD是应用在摄影摄像方面的高端技术元件，CMOS则应用于较低影像品质的产品中，它的优点是制造成本较CCD更低，功耗也低得多，这也是市场很多采用USB接口的产品无须外接电源且价格便宜的原因。尽管在技术上有较大的不同，但CCD和CMOS两者性能差距不是很大，只是CMOS摄像头对光源的要求要高一些，但现在该问题已经基本得到解决。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。
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其实，CCD也有两种：全帧(fullframe)的和隔行(interline)的。这两种CCD的性能区别非常大。
总的来说，全帧的CCD性能最好。其次是隔行的CCD。CMOS的综合性能最差。
full frameCCD最突出的优势是分辨率和动态范围。最弱的地方就是贵，耗电。
CMOS最差的地方是分辨率，动态范围和噪声。优势就是便宜，省电。
interlineCCD比CMOS强的地方在于噪声。
总的来说，两种CCD的颜色还原都比CMOS强。
现在一般的消费级数码相机，在宣传上都不说是Full frame CCD还是InterlineCCD。当然多数都是后者。专业级的数码相机，肯定是前者。所以，Full frame CCD 和InterlineCCD间的区别，都存在于专业级数码相机和消费级机之间。当然，专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。
ＣＣＤ是成熟的技术，五年前或许相对ＣＭＯＳ有很大的优势，但是科学技术是进步的！CMOS绝对不只是過渡期産品！从长远看CMOS更有发展空间！
ＣＣＤ发展到今天已经是黔驴技穷，到了一个时期的极限，而ＣＭＯＳ技术却如日中天，不断刷新ＣＣＤ的纪录！已经全面超越了ＣＣＤ。
像素方面：目前已经产生了高达１８００万像素的ＣＭＯＳ！远远超过了ＣＣＤ的极限。
动态范围方面：可以说如今的ＣＭＯＳ技术拥有比ＣＣＤ更优异的动态范围，ＩＳＯ的可调范围从ISO50到ISO3200；
噪点控制和色彩还原方面：先进的ＣＭＯＳ拥有４个或更多的通道，色彩还原更加自然，暗光线下的错误色彩和噪音信号更少！ＣＭＯＳ噪点控制大大优与ＣＣＤ；
同时，ＣＭＯＳ还拥有比ＣＣＤ更省电、更耐用和更可靠的优点。
