5 ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างกล้องอุตสาหกรรม CCD และ CMOS

CCD และ CMOS เป็นเทคโนโลยีภาพที่ใช้กันทั่วไปสองประเภท ความแตกต่างหลักระหว่างทั้งสองอยู่ที่วิธีการส่งสัญญาณที่แตกต่างกัน ผู้ที่เคยใช้กล้องจะคุ้นเคยกับคำศัพท์ทั้งสองนี้อย่างแน่นอน แต่ก็ไม่ทราบถึงความแตกต่างด้านประสิทธิภาพระหว่างกันมากนัก ในที่นี้จะมีการอธิบายเปรียบเทียบอย่างง่ายๆ

1. ความแตกต่างของสัญญาณรบกวน:

   เนื่องจากไดโอดรับแสงแต่ละตัวของ CMOS จำเป็นต้องมีเครื่องขยายสัญญาณ หากคำนวณเป็นเมกะพิกเซล จะต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณหลายล้านตัว อย่างไรก็ตาม เครื่องขยายสัญญาณเป็นวงจรอนาล็อก และเป็นเรื่องยากที่จะทำให้ผลลัพธ์แต่ละอย่างสอดคล้องกัน CCD ต้องการเพียงเครื่องขยายสัญญาณที่วางไว้ที่ขอบของชิป เมื่อเทียบกับ CMOS สัญญาณรบกวนจะลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของภาพได้อย่างมาก

2. ความแตกต่างของการใช้พลังงาน:

   CMOS ใช้วิธีการรับภาพแบบแอคทีฟ และประจุที่เกิดจากไดโอดรับแสงจะถูกขยายและส่งออกโดยทรานซิสเตอร์ที่อยู่ติดกันโดยตรง ในขณะที่ CCD ใช้วิธีการรับภาพแบบพาสซีฟ และต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 12~18V เพื่อย้ายประจุในแต่ละพิกเซลไปยังช่องทางการส่งสัญญาณ ดังนั้น CCD จึงต้องออกแบบวงจรจ่ายไฟที่แม่นยำยิ่งขึ้นและทนต่อความแรงของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งทำให้การใช้พลังงานของ CCD สูงกว่า CMOS มาก จากการคำนวณ การใช้พลังงานของ CMOS เพียง 1/8~1/10 ของ CCD

3. ความแตกต่างของความละเอียด:

   เนื่องจากแต่ละพิกเซลของ CMOS มีความซับซ้อนกว่า CCD และขนาดพิกเซลยากที่จะเทียบเท่ากับ CCD เมื่อเราเปรียบเทียบ CCD และ CMOS ที่มีขนาดเท่ากัน ความละเอียดของ CCD มักจะดีกว่าเซ็นเซอร์ CMOS ตัวอย่างเช่น กล้อง CCD ที่มีขนาดพิกเซล 4.40μm*4.40μm ที่ผลิตโดย Weishi Digital Image Technology Co., Ltd. มีความละเอียด 1628*1236 ในขณะที่กล้อง CMOS ที่มีขนาดพิกเซล 5.2μm*5.2μm มีความละเอียด 1280*1024 ผลการเปรียบเทียบแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าความละเอียดของ CCD สูงกว่า CMOS สำหรับขนาดเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าคุณภาพของภาพดีกว่า CMOS

4. ความแตกต่างของความไว:

   เนื่องจากสัญญาณของ CMOS เป็นสัญญาณประจุในหน่วยจุด ในขณะที่ CCD เป็นสัญญาณกระแสในหน่วยแถว เมื่ออ่านสัญญาณ CMOS จะอ่านสัญญาณโดยตรงจากจุด ในขณะที่ CCD จะอ่านสัญญาณโดยอ้อมจากแถว ดังนั้น เมื่อขนาดพิกเซลเท่ากัน ความไวของ CMOS จะต่ำกว่า CCD

5. ความแตกต่างของต้นทุน:

   เนื่องจาก CMOS ใช้กระบวนการผลิตวงจรรวมขนาดใหญ่ที่มีอยู่เหมือนกัน สิ่งอำนวยความสะดวกภายนอกสามารถรวมเข้ากับชิปเซ็นเซอร์ได้ในครั้งเดียว ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนของชิปภายนอกได้อย่างมาก CCD ใช้การถ่ายโอนประจุเพื่อส่งออกข้อมูล ตราบใดที่การส่งสัญญาณของพิกเซลหนึ่งล้มเหลว ข้อมูลทั้งแถวจะไม่ถูกส่งตามปกติ ดังนั้น การควบคุมอัตราผลผลิตของ CCD จึงยากกว่า CMOS มาก ดังนั้น ต้นทุนการผลิตของ CCD จึงค่อนข้างสูงกว่าเซ็นเซอร์ CMOS

สรุป: แม้ว่ากล้องอุตสาหกรรม CCD จะดีกว่า CMOS ในด้านคุณภาพของภาพ ขนาดความละเอียด ความไว ฯลฯ แต่ CMOS ก็มีคุณสมบัติของต้นทุนต่ำ การใช้พลังงานต่ำ และการรวมระบบสูง ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี CCD และ CMOS ความแตกต่างระหว่างทั้งสองจะค่อยๆ ลดลง ปัจจุบันกล้องอุตสาหกรรม CCD มุ่งมั่นที่จะปรับปรุงการใช้พลังงาน ในขณะที่ CMOS ก็กำลังลงทุนในการวิจัยและพัฒนาจำนวนมากเพื่อปรับปรุงข้อบกพร่องด้านความละเอียดและความไว เป็นที่คาดการณ์ได้ว่าในอนาคตหลังจากที่ CCD และ CMOS ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง เราจะเข้าสู่โลกแห่งภาพดิจิทัลที่เต็มไปด้วยสีสันมากขึ้น