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大勢所趨:CMOS 感光元件是工業相機的未來技術。

市場上有兩類用於工業相機的影像感光元件:CCD 與 CMOS 感光元件 。哪種感光元件適用於特定工作,要依不同案例而定。在此同時,未來趨勢似乎是朝向 CMOS 感光元件技術。這並不意外,因為 CMOS 感光元件在近來在面掃瞄與線掃瞄這兩大重要領域中有長足進步,特別是在影像速率與雜訊水準方面。自 2015 年起,CMOS 將成為技術未來的大勢已定。

感光元件到底用來做什麼?

感光元件到底用來做什麼?

CCD (電荷耦合裝置) 和CMOS (互補式金氧半導體) 感光元件,兩者都是將光 (光子) 轉換成電子訊號 (電子)。兩種感光元件的主要差異,在於底層技術的不同。Basler 的開發人員可以在兩種感光元件技術中,來選擇最適合某種相機特定用途的一種。

當代的 CMOS 感光元件通常比 CCD 感光元件更為優秀。

近年來 CMOS 感光元件進步幅度驚人,在許多案例中都超越了 CCD 感光元件。其高速 (取像速度) 與解析度 (畫素數量)、低耗電,以及近來改善的雜訊特徵、光電效率、色彩表現等,已使其大幅取代過去應用中使用的 CCD 感光元件。

CMOS 技術的進步與其強大的感光元件性價比,使 CMOS 感光元件在工業機器視覺中愈來愈受歡迎。尤其是可達到極高的取像速度、幾乎毫不妥協的影像品質,都是當代 CMOS 的主要特色。

在近年來的進展之下,未來可能還會有進一步令人期待的發展。

  • 高速度 (取像速度)
  • 高解析度 (畫素數)
  • 強大的動態性能
  • 低耗電
  • 改善的雜訊表現
  • 改善的量子效率
  • 改善的色彩表現
  • 良好的性價比

當代的 CMOS 技術具有這些關鍵優勢,而該技術因此註定要佔上風。

CCD vs. CMOS:新趨勢是什麼?閱讀 Basler 行銷總監 Henning Tiarks 市場觀察專文。

USB 3.0 介面將與新的 CMOS 技術相互結合。這就表示 CCD 技術將不再使用嗎?

並非如此。特別是對於只需要更換其介面技術的人來說,CCD 技術仍是很好的選擇。在這類案例中,延用使用中的感光元件,可以降低更換過程所需投入的心力與費用。繼續延用 CCD 感光元件,可讓更換作業快速又安全。

轉向 CMOS 技術的趨向,帶來哪些挑戰?

對相機製造商來說,這種取向帶來相當令人興奮的技術挑戰。新感光元件必須整合到事實上的標準大小 29 mm x 29 mm。此外,還需要額外的電路與硬體,且必須能放入機殻之內。只要能做得到,客戶就能在許多案例中以相同尺寸的相機來進行替換,並真正受益於新感光元件。第二項挑戰完全與效能有關。如果你擁有這些小尺寸感光元件,你一定會想要運用其帶來的效能。也就是說,除了 Gigabit 乙太網路以外,USB 3.0 是必備的介面。要將介面與小尺寸相機結合起來,確實是個挑戰!

Henning Tiarks - 行銷總監

說到當代相機,未來會出現什麼?

對當代相機和相機技術來說,未來一片光明!最有意思的是,愈來愈多的 CMOS 感光元件來到相機市場。這些感光元件具備極佳的影像處理與取像速度等規格,創造了全新性價比的範疇。

我們來看看相機解析度。會有任何重大突破嗎?

我們首度預期 CMOS 技術將能含蓋整個從 VGA 到 500 萬畫素的整個範圍。這種技術將適用於機器視覺中所有既有與新增的應用,以及工廠以外的各種應用,如醫療或智慧交通系統。除此之外,USB 3.0 介面結合全新 CMOS 感光元件技術,將推動 USB 3.0 的快速成長,因為在效能方面這是完美的組合。

聽起來前途一片美好。影像品質方面呢?

當然,品質永遠十分重要。要將這些新 CMOS 感光元件的影像品質最佳化,以符合市場期待,是一項挑戰。需要對 CMOS 感光元件技術的深入了解。如果擁有這樣的了解,就能製造出又小巧又快速,具備優異影像品質的完美相機,帶來前所未有的價值;而這也是 Basler 持續邁向的目標。

想進一步了解本主題的相關資訊,可以參閱我們的白皮書:《CMOS 與 CCD - 從光線變成訊號之路的微小差別》

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