Welcher der beiden CCD- oder CMOS-Typen eignet sich besser für Industriekameras?

Bildsensoren sind die Kernkomponenten verschiedener Industrie- und Überwachungskameras, tragbarer Rekorder, Digitalkameras, Scanner usw. Dieser schnell wachsende Markt hat sich nun auf Spielzeug, Mobiltelefone, PDAs, Automobile und Biologie ausgeweitet. Mit der rasanten Entwicklung von Festkörper-Bildanwendungen in den 1970er und 1980er Jahren wurden CCD-Technologie und Fertigungsprozesse in Bezug auf optische Eigenschaften und Bildqualität optimiert. In den letzten 25 Jahren am Ende des letzten Jahrhunderts hat die CCD-Technologie (Charge-Coupled Device) den Trend bei Bildsensoren angeführt. Es handelt sich um einen hochauflösenden und qualitativ hochwertigen Bildsensor, der auf einem sehr kleinen Chip integriert werden kann. In den letzten Jahren sind jedoch mit der rasanten Entwicklung der Halbleiterfertigungstechnologie die integrierten Transistoren immer kleiner und ihre Leistung immer besser geworden. CMOS-Bildsensoren (Complimentary Metal Oxide Semiconductor, komplementärer Metalloxid-Halbleiter) haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt und holen wahrscheinlich auf. CMOS bietet in mittleren und unteren Anwendungen eine mit CCD vergleichbare Leistung und hat klare Preisvorteile. Mit der technologischen Entwicklung wird CMOS auch in High-End-Anwendungen seinen Platz einnehmen. Dieser Artikel stellt die beiden Technologien kurz vor und vergleicht sie, um den Benutzern eine gewisse Orientierung bei der Auswahl ihrer spezifischen Anwendungen zu geben.

Aus technischer Sicht werden häufig die folgenden Indikatoren zur Bewertung der Leistung von Bildsensoren verwendet:

Aus dem obigen Vergleich ist ersichtlich, dass CCD- und CMOS-Bildsensoren ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Sie sind sowohl wettbewerbsfähig als auch komplementär auf dem gesamten Bildsensormarkt. In einigen Fällen ergänzen sich die beiden Sensoren und können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.

CCDs bieten eine hervorragende Bildqualität, Rauschunempfindlichkeit und Flexibilität im Kameradesign. Obwohl die Systemgröße durch die Hinzufügung externer Schaltungen größer und die Komplexität zunimmt, kann das Schaltungsdesign flexibler gestaltet werden und die Leistung bestimmter spezieller Anliegen der CCD-Kamera so weit wie möglich verbessern. CCD eignet sich besser für Anwendungsbereiche, die eine sehr hohe Kamera-Leistung erfordern, aber weniger strenge Kostenkontrolle, wie z. B. Astronomie, medizinische Röntgenbilder in hoher Auflösung und andere wissenschaftliche Anwendungen, die lange Belichtungszeiten erfordern und strenge Anforderungen an Bildrauschen stellen.

CMOS ist ein Bildsensor, der mit zeitgenössischen großflächigen Halbleiter-integrierten Schaltungsfertigungsprozessen hergestellt werden kann. Er zeichnet sich durch hohe Ausbeute, hohe Integration, geringen Stromverbrauch und niedrigen Preis aus. Die CMOS-Technologie ist eine Technologie, die viele Halbleiter-F&E-Unternehmen für Bildsensoren weltweit versuchen, um CCD zu ersetzen. Nach jahrelanger harter Arbeit hat CMOS als Bildsensor viele seiner frühen Mängel überwunden und sich zu einem Niveau entwickelt, das in Bezug auf die Bildqualität mit der CCD-Technologie konkurrieren kann. Das aktuelle Niveau von CMOS macht sie besser geeignet für Anwendungen, die kleinen Platz, geringe Größe und geringen Stromverbrauch erfordern, aber keine besonders hohen Anforderungen an Bildrauschen und -qualität stellen. Zum Beispiel die meisten industriellen Inspektionsanwendungen mit Hilfsbeleuchtung, Sicherheits- und Schutzanwendungen und die meisten kommerziellen Digitalkameranwendungen für Verbraucher.

Derzeit ist CCD in Bezug auf die Leistung immer noch besser als CMOS. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der CMOS-Bildsensortechnologie haben sich jedoch aufgrund ihrer eigenen Vorteile in Bezug auf Integration, geringen Stromverbrauch und niedrige Kosten das Rauschen und die Empfindlichkeit erheblich verbessert, und die Lücke zu CCD-Sensoren hat sich weiter verringert. Einige Branchenexperten glauben sogar, dass der zukünftige Sensormarkt von CMOS dominiert werden sollte. Welcher Sensor ist also besser für den Markt für Industriekameras geeignet? Oder welcher Sensor ist besser für zukünftige Bedürfnisse geeignet?

Die Antwort auf die obige Frage ist offensichtlich: Es gibt viele Kompromisse zu berücksichtigen, wenn ein bestimmter Chip ausgewählt wird. Die Auswahl von Industriekameras sollte auf den Anforderungen des maschinellen Sehensystems basieren; die Auswahl des maschinellen Sehensystems sollte auf den Bedürfnissen des Benutzers für Produktionsinspektion, Arbeitszustandsüberwachung usw. basieren. Daher werden für maschinelle Sehensysteme und Industriekameras, unabhängig davon, welcher Sensor leistungsfähiger ist, ihre technologischen Fortschritte zweifellos die Entwicklung des Marktes für Industriekameras und der Branche für maschinelles Sehen erheblich fördern.