CCD และ CMOS มีต้นกำเนิดเหมือนกันคือทำมาจาก Silicon มันทำหน้าที่เป็นเซลรับแสงที่วางเรียงต่อๆกันเป็นตารางๆเซลรับแสงเหล่านี้จะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสง(Photon)เป็นประจุไฟฟ้า(Electron) คล้ายกับการทำงานของโซล่าเซล(Solar Cell) ดังนั้นปริมาณของกระแสไฟฟ้าจึงสัมพันธ์กับความเข้มของแสง แต่มีการออกแบบโครงสร้างการทำงานที่แตกต่างกัน สิ่งที่แตกต่างกันระหว่าง CCD และ CMOS คือขั้นตอนและวิธีการอ่านค่าจำนวนประจุไฟฟ้า ถ้าให้สรุปเป็นภาษาที่ชาวบ้านทั่วๆไป(น่าจะ)ฟังรู้เรื่องก็คือ เมื่อ Sensor ได้รับแสง ใน CCD ปริมาณแสงที่ Pixel ได้รับจะถูกส่งต่อไปยังหน่วยประมวลผล (ซึ่งการออกแบบหน่วยประมวลผลของกล้องแต่ละยี่ห้อจะแตกต่างกัน) เพื่อทำการนับจำนวนอิเล็กตรอนของแต่ละ Pixel ใน CMOS แต่ละ Pixel สามารถนับจำนวนอิเล็กตรอนได้ด้วยตัวมันเองโดยใช้หลักการเดียวกับการออกแบบ Computer Chip เนื่องจาก CCD ผลิตขึ้นมาเพื่อเป็นตัวรับภาพโดยเฉพาะ มันจึงถูกจำกัดให้อยู่ในอุตสาหรรมที่เกี่ยวกับภาพเท่านั้น ซึ่งมีบริษัทชั้นนำที่เกี่ยวข้องอยู่เพียงไม่กี่บริษัท(เช่น Sony Kodak etc.) จึงทำให้มันมีราคาแพง CMOS ใช้เทคโนโลยีขนิดเดียวกับการออกแบบ Chip จากต้นแบบของ IBM ซึ่งมันถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และรวมไปถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านบางชนิด จากการที่จำนวนการบริโภค CMOS มีมาก (Economies of Scale ) จึงทำให้มีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า จากกระบวนการประมวลผลที่ค่อนข้างจะซับซ้อนของ CCD ทำให้ (โดยทั่วๆไป)ภาพที่ได้จาก CCD จะมีคุณภาพสูงกว่า และ noise น้อยกว่า แต่ก็กินกระแสไฟฟ้ามากกว่า CMOS จะเห็นว่าเซลรับแสงแต่ละตัวบน CCD ได้รับแสงเต็มๆ ในขณะที่ Pixel ของ CMOS ประกอบไปด้วยเซลรับแสงและ Transistor จึงทำให้เกิดการสูญเสียปริมาณแสงไปส่วนหนึ่ง นั่นคือสาเหตุที่ทำให้ CCD ต้องการเวลาในการบันทึกแสงน้อยกว่า CMOS หรือที่เรียกกันว่า CCD มีความไวแสงกว่า CMOS แต่ค่าความไวแสงของ Sensor ในกล้องดิจิตอล ไม่ส่งผลต่อความคมชัด(รายละเอียด)ของภาพเหมือนที่เกิดบนฟิล์มที่มีความไวแสงต่างกัน เพราะฉะนั้นอย่าเอา 2 เทคโนโลยี ไปปะปนกัน แม้ว่าตามหลักการแล้ว CCD จะให้คุณภาพสูงกว่า CMOS แต่ก็อย่าลืมว่า CCD ต้องทำงานร่วมกับหน่วยประมวลผล ดังนั้นถ้าหากหน่วยประมวลผลไม่มีคุณภาพ ภาพที่ได้จาก CCD ก็ไม่มีคุณภาพ ในทางตรงกันข้ามบริษัทผู้ผลิต CMOS คุณภาพสูง ได้พัฒนาวิธีการผลิต เช่นลดขนาดของ Transistor ให้เล็กลงไปจากเดิม ซึ่งส่งผลให้พื้นที่ของเซลรับแสงมีมากขึ้น(ทำให้ไวแสงมากขึ้น) และทำให้ใช้พลังงานน้อยลงยิ่งขึ้นไปอีก อีกทั้งยังมีการเพิ่มหน่วยประมวลผลลงไปในกล้องเพื่อแก้ไขจุดอ่อนของ CMOS ดังที่เราได้เห็นคุณภาพของภาพที่ได้จากกล้อง Canon DSLR คุณภาพของภาพที่ได้จาก CCD และ CMOS จึงเป็นอีกเรื่องหนึ่งที่หลายคนคงต้องนำมาถกเถียงกันไปอีกนาน

นอกจากตัวเลขที่บอกถึงระบบซูม และจำนวนจุดรับแสงของตัวรับภาพที่ติดอยู่ในกล้องดิจิทัล และกล้องในโทรศัพท์มือถือแล้ว ยังมีตัวแปรทางเทคนิคอื่นๆ ที่พวกเรา ซึ่งเป็นผู้ซื้อควรพินิจพิจารณาให้ดีก่อนตัดสินใจลงทุนซื้อมาใช้

ตัวแปรที่เราควรใส่ใจมากกว่าจำนวนจุดรับแสงของตัวรับภาพว่ามีกี่จุดก็คือ ระยะห่างระหว่างจุดรับแสง ซึ่งถูกอธิบายด้วยคำว่า Fill factor (FF) คือ ถ้า FF มีค่าเป็นหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์จะหมายถึงว่าระยะห่างระหว่างจุดรับแสงที่อยู่ใกล้เคียงกันมีค่าเป็นศูนย์ ค่า FF นี้จะส่งผลถึงความละเอียดของภาพที่แท้จริงด้วย

ยกตัวอย่างง่ายๆ ถ้าเรามีพื้นที่รับภาพเท่ากับกระดาษ A4 แต่จุดรับแสงบนกระดาษนี้วางอยู่ห่างกันเท่ากับหนึ่งเซนติเมตร ก็จะทำให้แสงที่ตกระหว่างจุดรับแสงที่อยู่ใกล้กันไม่ได้ถูกแปลงไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า ทำให้ข้อมูลในส่วนนี้สูญหายไปได้ แต่ถ้าจุดรับแสงวางใกล้กันมากขึ้น (ค่า FF ก็จะสูงขึ้น) ข้อมูลแสงที่หลุดรอดออกไปก็จะลดลง ทำให้ภาพที่ได้มีความละเอียด หรือความสมบูรณ์ของข้อมูลมากขึ้น

ในปัจจุบันค่า FF ของตัวรับภาพแบบ CCD จะมีค่าสูงมากเกือบหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ตัวรับภาพแบบ CMOS จะน้อยกว่านิดหน่อย นั่นก็หมายความว่าความละเอียดของภาพที่ได้จากตัวรับภาพแบบ CCD จะดีกว่า

ตัวแปรอีกตัวที่เราควรรู้จักก็คือ Responsivity (R) หรือ บางครั้งก็เรียกสั้นๆ ว่า Sensitivity เฉยๆ ซึ่งบอกให้ทราบถึงปริมาณสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากตัวรับภาพเมื่อมีแสงตกกระทบปริมาณหนึ่ง ถ้าค่า R ของตัวรับภาพมีค่าสูง ปริมาณสัญญาณไฟฟ้าก็จะมาก

ถ้าเราพิจารณาแค่ตัวแปร R นี้อย่างเดียวจะพบว่าตัวรับภาพแบบ CMOS จะมีคุณสมบัติที่ดีกว่า เนื่องจากตัวรับภาพชนิดนี้ได้รวมวงจรอิเล็กทรอนิกส์สำหรับขยายสัญญาณไฟฟ้าเข้าไปในตัวรับภาพด้วย

แต่ถ้าเรามองลึกลงไปก็จะพบตัวแปรที่มีชื่อว่า ประสิทธิภาพเชิงควอนตัม (Quantum Efficiency) ซึ่งบอกให้ทราบว่ามีจำนวนอิเล็กตรอนเกิดมากเท่าไร เมื่อมีโฟทอน หรือ แสงตกกระทบ โดยตัวแปรนี้จะคำนึงเฉพาะโครงสร้างของตัวรับภาพเท่านั้น ไม่รวมถึงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มาพ่วงต่อ เหมือนกับตัวแปร R ในกรณีนี้ตัวรับภาพแบบ CCD จะเหนือชั้นกว่า เนื่องจากไม่มีชั้นของทรานส์ซิสเตอร์ หรือวงจรรวมที่จะขัดขวางแสงที่จะตกกระทบลงบนจุดรับแสง

อัตราส่วนของสัญญาณเต็มที่ตัวรับภาพรับไหวต่อปริมาณสัญญาณแสงต่ำสุดที่ตัวรับภาพพอจะรับได้ก็มีความสำคัญเช่นเดียวกัน และถูกอธิบายอยู่ในตัวแปรที่ชื่อ ไดนามิคแรนจ์ (Dynamic Range - DR) เช่นเดียวกับตัวแปร R ค่า DR ยิ่งสูงก็ยิ่งดี ค่า DR ตามความหมายนี้มีชื่อเรียกเต็มๆ ว่า True DR หรือ ค่า DR จริง

ผู้ใช้ที่ต้องการถ่ายภาพที่ประกอบด้วยบริเวณที่มีแสงน้อยๆ เช่น ในห้องมืดที่จุดเทียน ที่ปริมาณแสงที่สะท้อนจากวัตถุจะน้อย หรือใกล้เคียงกับระดับสัญญาณแสงรบกวนที่เราไม่ต้องการ ควรเลือกตัวรับภาพที่ให้ค่า DR จริง สูงๆ เข้าไว้

ส่วนค่า DR อีกชนิดหนึ่งจะเรียกว่า Intrascene DR ซึ่งเป็นค่า DR ที่ขึ้นอยู่กับระดับความสว่างภายนอกที่จะมีผลต่อการทำงานของตัวรับภาพ โดยปกติค่า DR ของตัวรับภาพชนิด CMOS จะหมายถึง Intrascene DR ถ้าตัวแปรนี้มีค่าสูงจะบอกให้เราทราบว่าตัวรับภาพนี้สามารถที่จะรับภาพที่ประกอบด้วยบริเวณที่มีความสว่างมากๆ และส่วนเงาที่มีความสว่างน้อยๆ ในขณะเดียวกันได้ดี

โดยปกติแล้วค่า DR ของตัวรับภาพชนิด CCD จะสูงกว่าของ CMOS เนื่องจากในตัวรับภาพแบบ CMOS นั้นจะมีวงจรขยายสัญญาณ และวงจรแปลงสัญญาณอยู่ด้วยทำให้สัญญาณรบกวนที่ตัวรับแสงได้รับถูกขยาย และแปลงไปพร้อมๆ กับสัญญาณแสงที่เราต้องการ ทำให้ค่า DR ต่ำกว่า

ความสม่ำเสมอ (Uniformity) ของการตอบสนองของจุดรับแสงที่ตำแหน่งต่างๆ บนตัวรับภาพก็มีความสำคัญมากเช่นกัน ทั้งนี้เนื่องจากโดยปกติแล้วจุดรับแสงจะมีผลตอบสนองที่ไม่เหมือนกันซะทีเดียว ตัวรับภาพแบบ CMOS ส่วนใหญ่จะมีความสม่ำเสมอของสัญญาณตลอดตัวรับภาพไม่ดีเท่ากับของ CCD เนื่องจากวงจรขยายสัญญาณ และวงจรแปลงสัญญาณที่ติดตั้งอยู่ใต้จุดรับแสงแต่ละตัวในตัวรับภาพแบบ CMOS นั้นมีคุณสมบัติที่ต่างกันด้วย

อย่างไรก็ตามตัวรับภาพแบบ CMOS ก็มีข้อดีพอสมควรเมื่อเทียบกับตัวรับภาพแบบ CCD คือ ความสามารถในการทำงานภายใต้สิ่งแวดล้อมที่หลากหลายกว่า เนื่องจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ถูกรวมเข้าไปอยู่ในชิพเดียวกันแล้ว จึงช่วยลดผลการรบกวนจากสิ่งแวดล้อมภายนอกได้ดี

สามารถให้ผู้ใช้เลือกอ่านภาพในบริเวณใดก็ได้ตามต้องการ โดยไม่จำเป็นต้องอ่านข้อมูลทั้งหมดบนตัวรับภาพ เหมือนกับกรณีของตัวรับภาพแบบ CCD จึงเหมาะกับการประยุกต์ใช้กับกรณีที่เราต้องการจะติดตามการเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างรวดเร็ว

นอกจากนี้ตัวรับภาพแบบ CMOS ยังสามารถกำจัดปริมาณแสงที่มากเกินไปที่จะส่งผลต่อการทำงานของตัวรับภาพได้อย่างอัตโนมัติเนื่องจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในชิพนั่นเอง ในขณะที่ตัวรับภาพแบบ CCD นั้นต้องการวงจรอิเล็กทรอนิกส์จากภายนอกเข้าไปช่วยแก้ไขปัญหานี้

โดยสรุปแล้วถ้าเราพิจารณาตัวแปรทางเทคนิคโดยรวมเราก็จะพบว่าตัวรับภาพแบบ CCD จะให้ภาพที่มีคุณภาพดีกว่า แต่ก็ในราคาที่สูงขึ้นด้วย ดังนั้นตัวรับภาพแบบนี้จึงเหมาะกับงานทางด้านวิทยาศาสตร์ และงานทางด้านอุตสาหกรรมที่ต้องการความละเอียด และความถูกต้องสูง

ในขณะที่ตัวรับภาพแบบ CMOS จะเหมาะกับการประยุกต์ใช้งานที่ต้องการประหยัดต้นทุน โดยเฉพาะสินค้าที่เกี่ยวข้องกับผู้บริโภคอย่างกล้องเวบแคม กล้องดิจิทัล และกล้องในโทรศัพท์มือถือ