CCD vs. CMOS
哪種技術更適合工業相機?
![適用於機器視覺未來的 CMOS 感光元件技術](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/4VMjeyWafJrIquGkCi0CgY/40b372749191f0d6ca92485b9ea92e87/CCD-CMOS.webp?fm=webp&f=center&w=800&q=80&fit=pad)
當代的 CMOS 感光元件,性能通常比 CCD 感光元件更為優秀。
2015 年 3 月,Sony 宣佈停產全系列CCD感光元件。這項宣布預示了 CCD 技術新發展告一段落,改為發展 CMOS 感光元件,當時 CMOS 感光元件僅在數個方面仍落後於 CCD 技術。這些年來,隨著新技術的發展,這些缺點也獲得克服,我們終於能享用 CMOS 感光元件具備的諸多優點。
當然,CCD 和 CMOS 感光元件之間的比較,並不完全精確,因為現今的 CMOS 已歷經八年多的發展。在兩種感光元件類型同時具有競爭力的時代,採用 CCD 或 CMOS 的決定,取決於目標應用。今天已不再需要考慮 CCD 與 CMOS 的選擇問題,因為 CCD 感光元件並未得到進一步的發展。CMOS 感光元件憑藉其高速、高解析度、低功耗與獲得改善的雜訊特性、光電效率和色彩表現,在過去 CCD 專擅的領域中也已站穩腳步。
透過我們的 CCD、CMOS 轉換諮詢工具,您可以輕鬆導入新技術。該工具會指出哪種 CMOS 感光元件,會是已停產 CCD 感光元件的最佳替代品。
CCD 對 CMOS - 技術實情詳解
CMOS 技術的精進與其強大性價比,讓 CMOS 感光元件在工業機器視覺領域中更具魅力。尤其是現行世代的 CMOS 具備的特色,可在幾乎不犧牲畫質的前提下,帶來極高的取像速度。
![相機中的感光元件有什麼作用?](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/VxwaY8HbZhY14bzCqa1hh/f37eb1c680cb84bd4fffc3c8e44d37ff/CCD.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
相機感光元件有什麼作用?
CCD(電荷耦合元件)和 CMOS(互補式金屬氧化物半導體)感光元件,其作用都是將光(光子)轉換為電訊號(電子)。兩種感光元件類型的主要區別,在於其技術架構。在 CCD 感光元件中,電荷會在畫素內移動;而 CMOS 感光元件則是直接讀出每一畫素。
效率提升
過去,CMOS 感光元件的入射光轉換效率明顯較低,但情況已經變化了。拜晶片上微透鏡陣列等新技術發展之賜,現代的 CMOS 感光元件已能達到與 CCD 相同甚至更高的感光度。
更高的取像速度
使用 CCD 感光元件時,讀取速度受限於逐行或逐列讀取的限制;另一方面,CMOS 感光元件的架構,使其得以具備更快的取像速度。每個畫素都是單獨讀取的,無需像 CCD 感光元件那樣移動電荷,因此影像資訊的讀取速度更快,性能得以提升,一秒內可以檢測的零件數量更多,也能更敏銳地偵測到交通違規行為。
![更寬廣的動態範圍](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/2IQl4wrfe6qAznyJYDmaUy/8fbe27cab6f33b493ad7f0dd80161394/dynamic-range-CCD-CMOS.webp?fm=webp&f=left&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
更寬廣的動態範圍
相機的動態範圍是指影像中雜訊之上可以辨別的最強與最弱訊號間的比率,即飽和容量與感光度閾值之比。CMOS 感光元件通常具有較高的飽和容量(即每個畫素的最大電子數較大),但感光度通常較低;亦即 CMOS 感光元件的動態範圍,通常可與 CCD 感光元件的動態範圍相提並論。也就是說,最新的 CMOS 感光元件(如 Sony IMX174)在動態範圍方面優於所有同類的 CCD。
![CCD 感光元件的開花 (blooming) 與漏光 (smearing) 現象](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/2Yinwz9ArWyKNTj7hkgB6T/4568f0e034b7cf21cd164d0072397310/blooming-smearing.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
無"開花現象(blooming)"、無"漏光效應(smearing)"
CMOS 技術在高亮度下具有明顯的優勢。如果 CCD 的畫素過度曝光,產生的多餘電子會"溢出"到相鄰的畫素中;非常明亮的影像結構,看起來就會溢出到較暗的影像結構中,也就是如同"「開花現象」(blooming) "中"「開花」"的字面意義。如果 CCD 感光元件中的電荷,在曝光後於非常明亮的光線下進行傳送,則 CCD 感光元件的影像中會出現明亮的條紋,白色區域在影像中會被塗抹成線條。例如,當一輛汽車開著大燈在夜間駛向相機時,就可以看到這種現象,稱為"「漏光」(smearing)"。由於 CMOS 不會發生這兩種現象,因此別具優勢。
![快門技術:全域快門或滾動快門](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/5Dk7zhGstWwjCVJgVoE2xg/cca7d5c6a3b850271908ca7b75d88d6d/camera-selection_rolling_shutter_car_3200x1800.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
全域快門,不產生偽影
目前採用 CMOS 技術的最新相機是 CMOS 全域快門相機,例如我們的 ace 2 機種 ,採用 Sony Pregius S 感光元件系列或 onsemi PYTHON。使用這些相機,你將不再受到滾動快門相機帶來的偽影影響。不過,由於滾動快門相機在某些應用上,仍比全域快門相機更為適用,因此不應斷然排除使用 CMOS 滾動快門相機。
可替代 CCD 相機的最新 CMOS 相機
![白皮書:可替換 CCD 相機的當代 CMOS 相機](http://images-ctf.baslerweb.com/dg51pdwahxgw/68bDGMQoVVQrMNqOjM7huv/db4c186309507e098061aaa263e59ad4/documents.webp?fm=webp&f=center&w=800&h=450&q=80&fit=pad)
我們在免費取用的白皮書中,提供了切換到 CMOS 感光元件的相關詳細資訊。
我們在白皮書中詳細回答的問題
什麼時候應該考慮改變您採用的相機技術?
如何選擇合適的後繼相機?
在整合最新 CMOS 相機時,會有哪些重點應予注意?
需要進行哪些整合工作?