Flächensensor / CMOS versus CCD

Es gibt zwei Arten von Bildsensoren für Industriekameras auf dem Markt: CCD- und CMOS-Sensoren.

Sowohl CCD-Sensoren (Charge Coupled Device) als auch CMOS-Sensoren (Complementary Metal Oxide Semiconductor) wandeln Licht (Photonen) in elektrische Signale (Elektronen) um. In Bezug auf die Leistung haben CMOS-Sensoren mittlerweile CCD-Sensoren nicht nur eingeholt, sondern überholt. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Sensortypen liegt in ihrem technischen Design.

Vergleichen wir zunächst die Funktionsweise der beiden Sensortypen:

Kamerasensoren verwenden Bildelemente, die als „Pixel“ bezeichnet werden, um Licht zu erfassen. Eine beliebte Analogie, wenn es um Pixel geht, besteht darin, sich eine Reihe von Eimern vorzustellen, die Regenwasser sammeln.

Den Unterschied macht, wie der Sensor ausgelesen wird!

Flächensensor Eimer Analogie

CCD-Sensoren lesen jedes Pixel nur sequentiell aus.

In unserer Analogie wird Wasser wie bei einer altmodischen Feuerwehr von einem Eimer zum nächsten gegossen, bis es gemessen wird.

CCD Sensor Eimer Analogie

CMOS-Sensoren lesen jedes Pixel parallel aus. Dadurch können CMOS-Kameras 100-mal schneller auslesen als vergleichbare CCD-Kameras.

CMOS Sensor Eimer Analogie

Resultierend aus der integrierten Auswerteelektronik bieten CMOS -Sensoren im Vergleich zu CCD folgende Vorteile:

– Sehr hohe Bildraten im Vergleich zu einem CCD gleicher Größe
– Deutlich geringerer Stromverbrauch
– Artefakte, d.h. unbeabsichtigt erzeugte Unterschiede zur Bildquelle, wie Blooming und Smearing, wie sie für CCD typisch sind, treten nicht auf.
– Geringerer Lichtbedarf: Empfindliche historische Dokumente und Bücher können besonders schonend digitalisiert werden, da die Lichtintensität bei der Aufnahme erheblich reduzierte werden kann
– Aufgrund des flexiblen Auslesens durch direkte Adressierung der einzelnen Pixel bieten CMOS-Sensoren mehr Möglichkeiten für Binning und Partial Scan/ROI
– Geringere Baugröße der Kamera, da die Auswertelogik auf demselben Chip (System on a Chip) integriert werden kann