CCD 跟 CMOS 是什麼？
CCD
CMOS圖片來源：CCD — Ahmed2IQ（公有領域）；CMOS — Dave Dugdale, CC BY-SA 2.0（已裁切）／Wikimedia Commons
CCD（Charge-Coupled Device）與 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是工業相機的兩種感光元件技術，將光訊號轉成電訊號的方式不同。
過去 20 年的演變：
- 1990s-2010s：CCD 主流，影像品質佳但耗電、製造成本高
- 2010s-2020s：CMOS 急起直追，工業級 CMOS（如 Sony Pregius）品質超越 CCD
- 2025+：CCD 主流廠商停產（Sony 於 2015 年公告 CCD 停產計畫、後續陸續退場），CMOS 全面接手
CCD vs CMOS 7 大比較
示意圖｜VSK 製
| 比較 | CCD | CMOS |
|---|---|---|
| 影像品質 | 早期較佳 | 現代已超越 |
| 訊噪比 | 高 | 中-高（工業級） |
| 速度（FPS） | 較慢 | 快（高速應用首選） |
| 耗電 | 高 | 低 |
| 價格 | 高 | 低 |
| Global Shutter | 自然支援 | 需 Pregius 等級 |
| 現況 | 主流廠商停產 | 業界主流 |
Global Shutter vs Rolling Shutter
示意圖｜VSK 製
CMOS 兩種快門模式 — 工業必選 Global Shutter：
Global Shutter（全域快門）
- 所有像素同時曝光
- 拍高速物件不變形
- Cognex 工業相機必備
- Sony IMX174 / IMX250 / IMX392 等 Pregius 系列
Rolling Shutter（捲簾快門）
- 像素逐行曝光
- 拍高速物件出現「果凍效應 / Jello Effect」
- 手機相機常用
- 不適合工業視覺（除靜態物件）
工業視覺一旦工件移動（輸送帶、機械手臂），Rolling Shutter 會導致工件變形 → 量測失敗。
哪些 Cognex 相機用什麼感光元件？
| 機型 | 感光元件 | Shutter |
|---|---|---|
| In-Sight 3800 | Sony CMOS（Pregius） | Global Shutter |
| In-Sight 9912 | Sony CMOS（Pregius） | Global Shutter |
| In-Sight 9912（12MP） | Sony CMOS IMX304 | Global Shutter |
| DataMan 280 / 380 / 470 | Cognex 客製 CMOS | Global Shutter |
| In-Sight 2800 | Sony CMOS | Global Shutter |
Cognex 全系列工業視覺都是 CMOS + Global Shutter，無需擔心 Rolling Shutter 問題。
CCD 還有買得到嗎？
新機台找不到 CCD：
- Sony 於 2015 年公告停產 CCD、後續陸續退場 停產 CCD（主要 CCD 供應商）
- 庫存 CCD 相機僅剩維修零件
- 工業相機廠商全面轉 CMOS
舊產線 CCD 故障：
- 維修可能找不到原型號零件
- 建議全機更換為 CMOS 機型
- VSK 可協助舊 CCD → 新 CMOS 升級
工程師常見問題
Q1：CCD 影像品質真的比較好嗎？
A：已是過去式。現代工業 CMOS（如 Sony Pregius IMX）在訊噪比、動態範圍、暗電流等指標已與早期 CCD 相當或更佳。實際規格依 sensor 型號而異，請參照各 sensor 廠 datasheet。
Q2：手機 CMOS 跟工業 CMOS 差別？
A：差別巨大：
- 手機 CMOS — 1-2 μm 小像素、Rolling Shutter、消費級
- 工業 CMOS — 3.45-5.86 μm 大像素、Global Shutter、工業級耐溫 / 抗震
Q3：Cognex 為何能用 CMOS 達到精度量測？
A：用 Sony Pregius / Cognex 客製 CMOS（工業級）+ sub-pixel 演算法。CMOS 大像素 + 高訊噪比 + Global Shutter = 完整工業視覺方案。
Q4：何時需要 12-bit / 16-bit CMOS？
A：高動態範圍場景（金屬反光 / 玻璃）需要 ≥ 12-bit。一般工業檢測 8-10 bit 即夠。Cognex In-Sight 9912 等旗艦支援 12-bit HDR。
想升級 CCD → CMOS？
VSK 提供舊機台升級評估：
- 舊 CCD 機型評估 — 您現有相機型號 + 故障狀況
- CMOS 對應機型推薦 — 同等級 / 升級 Cognex CMOS 機型
- 整合工程 — 燈光鏡頭可否沿用、PLC 介面同步
請提供您現有相機型號 + 應用，VSK 工程師評估後會盡快與您聯繫。
資料來源 References
- Teledyne Vision Solutions — Rolling vs Global Shutter（teledynevisionsolutions.com）
- Opto Engineering — Sensor types: CCD and CMOS（opto-e.com）
- SelectScience — Rolling Shutter vs Global Shutter: CCD and CMOS Architecture（selectscience.net）
- 威視康舊站 — 什麼是機器視覺【CCD CMOS PCbase Module 的差異】（2020）（vsk-ccd.blogspot.com）
- 實體照片：CCD by Ahmed2IQ（Public Domain）；CMOS by Dave Dugdale（CC BY-SA 2.0，已裁切）— Wikimedia Commons
- 技術重點：CCD 多為全域快門、單一 ADC、讀出較慢但一致性高；CMOS 為主動式像素（APS）、每像素放大＋平行讀出，速度快 / 低功耗、多為捲簾快門（高速物體易果凍效應），高階 CMOS 亦支援全域快門 — 故工業視覺已大量轉向 CMOS。