Cuando se trata de las ventajas relativas de CMOS versus imágenes CCD, parece que el debate ha continuado durante el tiempo que la mayoría de la gente puede recordar. Puesto que no hay una conclusión definitiva a la vista, no es sorprendente que la respuesta sea esquiva, ya que el tema no es estático. No sólo avanza la tecnología, sino que los mercados siguen evolucionando. Esto afecta a lo que es técnicamente factible, pero también a lo que es comercialmente viable. Las aplicaciones de imágenes son variadas, con requisitos diferentes y cambiantes. Algunas aplicaciones son mejor atendidas por los imagers CMOS, algunos por CCD.
Los sensores de imagen CCD (diseño acoplado de carga) y CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) son dos tecnologías diferentes que se utilizan para capturar imágenes digitalmente. Cada uno tiene fortalezas y debilidades únicas que dan ventajas en diferentes aplicaciones.
Ambas imágenes fueron inventadas a finales de los años 60 y 70. Debido a la capacidad de proporcionar una imagen superior en relación con la tecnología de fabricación, CCD se convirtió en dominante. Los sensores de imagen CMOS requerían más uniformidad y características más pequeñas de las que las fundiciones de obleas de silicio podían ofrecer en ese momento. No fue hasta la década de 1990 que la litografía se desarrolló hasta el punto de que los diseñadores podrían comenzar a hacer un caso para el uso de imágenes CMOS de nuevo. El renovado interés se basó en las expectativas de menor consumo de energía, integración de cámara en chip y menores costos de fabricación de la reutilización de la lógica convencional y la fabricación de dispositivos de memoria. Alcanzar estos beneficios al tiempo que se ofrece una alta calidad de imagen ha llevado más tiempo y adaptación al proceso que las proyecciones originales sugeridas, pero, los imagers CMOS se han unido a CCD como tecnología convencional y madura.
El advenimiento del CCD marcó el final de las imágenes de tubos de vacío utilizadas en los televisores, ya que superó las desventajas como artefactos de imagen crónicos como retraso y quemado, fragilidad de grandes tubos de vidrio o la sensibilidad a los golpes. También marcó el comienzo de una nueva era en los sistemas de imágenes. Durante bastantes años, disfrutó de ventajas de calidad sobre los sensores CMOS rivales. Dondequiera que la calidad fuera primordial, se preferían los CCD. CMOS se utilizó principalmente en aplicaciones donde el tamaño pequeño y la baja potencia eran los requisitos motivadores.
Los sensores de imagen CCD y CMOS utilizan grandes matrices de miles (a veces millones) de sitios fotográficos, comúnmente llamados píxeles. Ambos llevan a cabo los mismos pasos.
Conversión
Cuanto mayor sea el píxel, mayor será la cantidad de luz que puede recoger. Por lo tanto, los sensores de píxeles grandes funcionan mejor en condiciones de poca luz. Para el mismo número de píxeles, píxeles más grandes da como resultado un chip más grande, esto significa un costo más alto. Por el contrario, los píxeles más pequeños permiten tamaños de chip más pequeños y precios de chip más bajos, así como menores costos de lente. Pero hay limitaciones en la reducción del tamaño de píxeles. Los píxeles más pequeños son menos sensibles a la luz, la óptica necesaria para resolver los píxeles se vuelve costosa y requiere una fabricación costosa.
Acumulación de carga
A medida que entra más luz, se acumulan más electrones en el cubo.
Transferencia
La carga acumulada debe transferirse a los circuitos de acondicionamiento y procesamiento de la señal.
Conversión
Amplificación
Ambos realizan las tareas anteriores. El aspecto en el que difieren es el orden de ejecución de estas tareas.
Por ejemplo, se prefiere que los imagers CMOS sobre los CCD para la visión artificial. Para la visión artificial, los parámetros clave son la velocidad y el ruido. Los imagers CMOS de alta velocidad se pueden diseñar para tener mucho menos ruido en comparación con los CCD de alta velocidad.
Por el contrario, los CCD son una mejor opción cuando se trata de imágenes infrarrojas cercanas. La mayoría de los procesos de fabricación de imágenes CMOS están ajustados para aplicaciones de alto volumen que solo son visibles y no son muy sensibles al infrarrojo cercano. Los CCD diseñados específicamente para ser altamente sensibles en el infrarrojo cercano son mucho más sensibles que los imagers CMOS.
Con estas complejidades en juego, no es sorprendente que sea imposible hacer una declaración general sobre CMOS versus imágenes CCD que se aplica a todas las aplicaciones. Tal vez el debate pueda resolverse sobre la base de la aplicación específica del uso. En Universe Optics, fabricamos lentes de precisión para su uso en múltiples disciplinas. Nuestros diseños se utilizan en visión artificial, tecnología infrarroja cercana, tecnología Lidar y muchas otras áreas. Trabajamos con sus especificaciones para entregar lentes diseñadas para dar claridad a cualquier aplicación.