5 głównych różnic pomiędzy kamerami przemysłowymi CCD i CMOS

CCD i CMOS to dwie powszechnie stosowane technologie obrazowania. Główna różnica między nimi polega na różnych metodach transmisji. Osoby, które korzystały z aparatów fotograficznych, z pewnością znają te dwa terminy, ale nie wiedzą wiele o różnicach w ich wydajności. Poniżej przedstawiono proste porównanie.

1. Różnica w szumach:

   Ponieważ każdy fotodiod CMOS wymaga dopasowania do wzmacniacza, jeśli obliczyć w kategoriach megapikseli, potrzebne są miliony wzmacniaczy. Jednak wzmacniacze są obwodami analogowymi i trudno jest uzyskać spójne wyniki. CCD potrzebuje tylko jednego wzmacniacza umieszczonego na krawędzi chipa. W porównaniu z CMOS, jego szumy są stosunkowo zredukowane, co znacznie poprawia jakość obrazu.

2. Różnica w zużyciu energii:

   CMOS wykorzystuje aktywną metodę akwizycji obrazu, a ładunek generowany przez fotodiodę światłoczułą jest bezpośrednio wzmacniany i wyprowadzany przez sąsiedni tranzystor; podczas gdy CCD wykorzystuje pasywną metodę akwizycji i musi być zastosowane napięcie 12-18 V, aby przenieść ładunek w każdym pikselu do kanału transmisyjnego. Dlatego CCD musi projektować bardziej precyzyjne obwody zasilające i wytrzymać napięcie, co sprawia, że zużycie energii przez CCD jest znacznie wyższe niż przez CMOS. Według obliczeń, zużycie energii przez CMOS wynosi tylko 1/8-1/10 zużycia energii przez CCD.

3. Różnica w rozdzielczości:

   Ponieważ każdy piksel CMOS jest bardziej złożony niż w CCD, a jego rozmiar jest trudny do osiągnięcia poziomu CCD, przy porównaniu CCD i CMOS o tym samym rozmiarze, rozdzielczość CCD jest zazwyczaj lepsza niż czujników CMOS. Na przykład, kamera CCD o rozmiarze piksela 4,40 µm * 4,40 µm wyprodukowana przez Weishi Digital Image Technology Co., Ltd. ma rozdzielczość 1628 * 1236, podczas gdy kamera CMOS o rozmiarze piksela 5,2 µm * 5,2 µm ma rozdzielczość 1280 * 1024. Wyniki porównania wyraźnie pokazują, że rozdzielczość CCD jest wyższa niż CMOS dla tego samego rozmiaru, co oznacza, że jakość obrazowania jest lepsza niż CMOS.

4. Różnica w czułości:

   Ponieważ sygnał CMOS jest sygnałem ładunkowym w jednostkach punktowych, podczas gdy CCD jest sygnałem prądowym w jednostkach wierszowych. Podczas odczytu sygnałów, CMOS odczytuje sygnały bezpośrednio z punktów, podczas gdy CCD odczytuje sygnały pośrednio z wierszy. Dlatego, gdy rozmiar piksela jest taki sam, czułość CMOS jest niższa niż CCD.

5. Różnica w kosztach:

   Ponieważ CMOS jest taki sam jak istniejący proces produkcji wielkoskalowych układów scalonych, urządzenia peryferyjne mogą być zintegrowane na chipie czujnika od razu, znacznie oszczędzając koszty chipów peryferyjnych; CCD wykorzystuje transfer ładunku do wyprowadzania danych. Wystarczy, że jeden transfer piksela zawiedzie, a cały wiersz danych nie zostanie przesłany normalnie. Dlatego kontrola wskaźnika wydajności CCD jest znacznie trudniejsza niż w przypadku CMOS. W związku z tym koszt produkcji CCD jest stosunkowo wyższy niż czujników CMOS.

Podsumowanie: Chociaż kamery przemysłowe CCD są lepsze od CMOS pod względem jakości obrazu, rozmiaru rozdzielczości, czułości itp., CMOS charakteryzuje się niskim kosztem, niskim zużyciem energii i wysoką integracją. Wraz z ciągłym postępem technologii CCD i CMOS, różnica między nimi będzie stopniowo maleć. Obecnie kamery przemysłowe CCD skupiają się na poprawie zużycia energii, podczas gdy CMOS również inwestuje dużo w badania i rozwój, aby poprawić niedociągnięcia w rozdzielczości i czułości. Można przewidzieć, że w przyszłości, po ciągłym doskonaleniu CCD i CMOS, wkroczymy w bardziej kolorowy świat obrazowania cyfrowego.