CCD กับ CMOS แตกต่างกันอย่างไร

CCD กับ CMOS แตกต่างกันอย่างไร

CCD และ CMOS คือ 2 เทคโนโลยีชิปเซ็นเซอร์สำหรับการจับภาพในระบบดิจิตอล โดยภายในชิปจะประกอบด้วยเซ็นเซอร์ไวแสงทำหน้าที่เป็นตัวรับแสงที่เข้ามา ซึ่งก็จะอยู่ในรูปแบบสัญญาณอนาล็อก แล้วเปลี่ยนค่าแสงนั้น ซึ่งเป็นสัญญาณแบบอนาล็อก ไปเป็นสัญญาณแบบดิจิตอล  

          สำหรับ CMOS ย่อมาจาก Complementary Metal Oxide Semiconductor เป็นเซ็นเซอร์แสงที่พัฒนามาจากเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ ภายในชิปจะมีเซ็นเซอร์เล็กๆ จัดเรียงกันอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งภายในเซ็นเซอร์นั้นจะมีส่วนที่หน้าที่รับแสง และส่วนที่ทำหน้าที่เป็น converter แปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณดิจิตอลอยู่ในเซ็นเซอร์ตัวเดียวกัน ทำให้สัญญาณที่ออกจากตัวเซ็นเซอร์ CMOS จึงเป็นสัญญาณดิจิตอลเลย

          ส่วน CCD ย่อมาจาก Charge Coupled Device เป็นเซ็นเซอร์แสงที่พัฒนามาจากเทคโนโลยี IC ภายในเซ็นเซอร์ของ CCD นี้จะมีแต่วงจรส่วนที่ทำหน้าที่รับแสงอย่างเดียว แล้วจึงส่งออกไปพักที่ buffer ก่อนจะส่งต่อไปยัง converter เพื่อแปลงค่าสัญญาณแสงซึ่งเป็นสัญญาณอนาล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิตอลอีกที ดังนั้นสัญญาณที่ออกจากตัวเซ็นเซอร์ CCD จึงยังเป็นสัญญาณแบบอนาลอค          ข้อเปรียบเทียบระหว่างเซ็นเซอร์แบบ CMOS และ CCD          1. ชิปเซ็นเซอร์ CCD ผลิตด้วยเทคโนโลยี IC wafer ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงสูงกว่าชิปเซ็นเซอร์ CMOS ซึ่งผลิตด้วยเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ
          2. เนื่องจากภายในเซ็นเซอร์ CCD จะมีแต่วงจรส่วนที่ทำหน้าที่รับแสงเพียงอย่างเดียว ขณะที่ในเซ็นเซอร์ CMOS จะมีทั้งส่วนที่ทำหน้าที่รับแสงด้วยและแปลงสัญญาณด้วย ดังนั้นในขนาดพื้นที่เท่ากันเซ็นเซอร์ CCD จะมีความไวแสงสูงกว่า CMOS เพราะมีส่วนที่รับแสงได้มากกว่านั่นเอง
         3. และด้วยเหตุเดียวกับข้อ 2. มีผลทำให้เซ็นเซอร์ CCD มีความเร็วในการทำงานน้อยกว่า CMOS เพราะต้องเสียเวลาส่งสัญญาณไปแปลงค่าอีกต่อหนึ่ง ขณะที่ CMOS ไม่ต้องทำแล้ว เพราะทำเบ็ดเสร็จในตัวเองเรียบร้อย
          4. คุณภาพภาพของชิปเซ็นเซอร์ CCD จะดีกว่า CMOS ด้วยเหตุเดียวกับข้อ 2. เช่นกันครับ เพราะในพื้นที่เท่ากัน CCD รับแสงได้มากกว่า จึงมีความละเอียดมากกว่า ให้เส้นแสงที่คมชัดกว่า ให้สีที่เหมือนจริงมากกว่า
         5. CCD มี Signal to noise ratio สูงกว่า จึงมี noise (สัญญาณรบกวนภาพ) น้อยกว่า CMOS

          6. CCD มีช่วงกว้างในการรับแสงกว้างกว่า คือสามารถรับแสงได้ตั้งแต่แสงเหนือม่วง (Ultraviolet - UV) ไปจนถึงแสงใต้แดง (Infrared - IR)

       7. CCD ใช้พลังงานมากกว่า CMOS เนื่องจากต้องมีวงจรแปลงสัญญาณเพิ่มขึ้นมาอีก

          จะเห็นว่า CCD ได้เปรียบ CMOS ในเรื่องคุณภาพภาพที่ได้ ขณะที่ CMOS ได้เปรียบในเรื่องความเร็วและการใช้พลังงานน้อยกว่า ซึ่งการที่ CCD ใช้พลังงานมากกว่า ทำให้เกิดคามร้อนสะสมสูงกว่า CMOS อันเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตสูงขึ้น พัฒนาให้สามารถผลิต CCD ที่ใช้พลังงานต่ำลง ยืดอายุการใช้งานได้มากขึ้น จึงสามารถมองข้ามข้อจำกัดนี้ไปได้ 

          ในทางกลับกันด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันก็สามารถพัฒนาเซ็นเซอร์ CMOS ให้มีคุณภาพภาพที่ดีขึ้นเทียบเท่าหรือเหนือกว่า CCD ก็ได้ แต่จะมีความซับซ้อนมากกว่า เนื่องจากต้องเพิ่มชิปขึ้นมาอีกเพื่อช่วยในการลด noise ลงและทำให้แปลงสัญญาณได้ดีขึ้น ซึ่งหมายความว่าจะมีต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้นด้วยนั่นแหละครับ จึงไม่เป็นที่นิยมกัน

          นอกจากนี้ CCD ยังมีข้อได้เปรียบ CMOS อีกเรื่องหนึ่งคือ เรื่องความแข็งแรงของสัญญาณ ด้วยเหตุที่ว่า CCD มี noise ต่ำกว่า CMOS สัญญาณที่มารบกวนน้อยกว่า จึงมีความแข็งแรงของสัญญาณมากกว่า สามารถส่งผ่านไปได้ในระยะที่ไกลได้มากกว่า โดยที่ยังรักษาคุณภาพของภาพเอาไว้ได้ หรือพูดง่ายๆ ว่ากล้อง CCD สามารถเดินสายสัญญาณได้ไกลกว่ากล้อง CMOS โดยที่ยังรักษาคุณภาพของภาพเอาไว้ได้ โดยไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์เสริมใดๆ มาช่วย

          อย่างไรก็ตาม ถ้าเปรียบมวยกันแบบตัวต่อตัวที่เทคโนโลยีทั้ง 2 แบบนี้แล้ว ตอนนี้ก็ยังกินกันไม่ลง เพราะในบางส่วนของอุตสาหกรรมก็ได้เล็งเห็นถึงคุณประโยชน์ของเซ็นเซอร์แต่ละแบบแตกต่างกัน และได้เอามาพัฒนาให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธภาพทัดเทียมกัน ยกตัวอย่างเช่น อุตสาหกรรมกล้องถ่ายรูปดิจิตอล ที่มีผู้ผลิตค่ายใหญ่บางค่ายเลือกใช้ CCD บางค่ายก็เลือกใช้ CMOS เป็นต้น แต่ถ้าเอามาเทียบรุ่นกันในอุตสาหกรรมกล้องวงจรปิดแล้วล่ะก็ ตอนนี้ CCD ก็ยังมาแรงครองใจทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้งานอยู่ครับ