CCD vs CMOS 感光元件比較 CCD vs CMOS Image Sensors CCD CMOS Comparison、Image Sensor Comparison、Industrial Camera Sensor、CCD vs CMOS Sensor

CCD 跟 CMOS 是什麼？

CCD

CMOS

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

Global Shutter vs Rolling Shutter

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？

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。

Q5：為什麼 Cognex In-Sight 智慧相機系列都使用 CMOS？

Cognex In-Sight 全系列（2800 / 3800 / 7000 / 8000 / 8900 等）均採用 CMOS 感光元件 + Global Shutter〔來源:各機型 Cognex In-Sight Datasheet 官方文件〕。CMOS 技術經 Sony Pregius 等工業級產品成熟後、可量產 Global Shutter、CCD 在 2015 年後主流廠商陸續停產、CMOS 為工業視覺感測器主流。

Q6：什麼是 Sony Pregius？

Sony Pregius 是 Sony Semiconductor 為工業視覺優化的 CMOS 影像感測器產品線（2013 年起）、原生支援全域快門（Global Shutter）、適用工業環境設計〔來源:Sony Semiconductor 官方〕。多家工業相機廠商採用 Sony Pregius 感測器。詳細各代規格差異（Pregius、Pregius S、Pregius S2 等）請參考 Sony 官方 datasheet（sony-semicon.com）。

Q7：Global Shutter 與 Rolling Shutter 怎麼選？

拍攝移動物件（輸送帶、機械手臂、旋轉物件）建議 Global Shutter、否則果凍效應、字元傾斜、條碼變形。靜止物件、低速產線 Rolling Shutter 亦可使用、價格較低〔來源:Teledyne Vision Solutions, "Rolling vs Global Shutter"〕。Cognex In-Sight 主力機型均原生支援 Global Shutter（datasheet 驗）。

Q8：我的舊 CCD 機台壞掉怎麼辦？

短期可找 CCD 剩餘庫存（Sony ICX 系列等 2015 後陸續停產、市場剩餘庫存）。長期建議評估升級對應 Cognex In-Sight CMOS 機型、規格通常已超越原 CCD 且整合介面相容（Gigabit Ethernet / I/O 等）〔來源:Cognex In-Sight Datasheet〕。具體升級方案與選型建議、請與 VSK 工程師討論您的現有相機型號與應用情境。

Q9：影像感測器有國際標準可以參考嗎？

有。主要相關標準包括 ISO 12233（解析度測試）、ISO 14524（OECF 測試）、ISO 15739（雜訊測試）、EMVA 1288（影像感測器與相機特性化）〔來源:ISO 官方標準目錄、EMVA 官方〕。各標準詳細測試方法、請參考標準本文。

想升級 CCD → CMOS？

VSK 提供舊機台升級評估：

1. 舊 CCD 機型評估 — 您現有相機型號 + 故障狀況
2. CMOS 對應機型推薦 — 同等級 / 升級 Cognex CMOS 機型
3. 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。

CCD 與 CMOS 技術歷史里程碑

Cognex In-Sight 系列感光元件對照（datasheet/datasheet 驗證）

影像感測器相關 ISO 與 EMVA 公開標準