Mitä eroa on CCD-anturin ja CMOS-anturin yönäön välillä?

CCD (Charge Coupled Device) ja CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ovat kaksi yleisimmin käytettyä anturitekniikkaa digitaalisen valokuvauksen ja videotallennuksen maailmassa. Sellaisenaan, kun niitä käytetään pimeänäkölaitteissa, niiden ainutlaatuiset ominaisuudet ja erot tulevat tärkeiksi. Siksi artikkelissa syvennytään CCD: n ja CMOS: n soveltamiseen yönäkötekniikassa sekä sen tärkeimpiin eroihin.

Tekniset periaatteet

1. CCD (latauskytketty laite)

CCD: n ydinelementti on latauksen varastointi- ja siirtotekniikka. Yöllä CCD-anturi muuttaa valon valoherkän elementtinsä kautta sähkövarauksiksi, jotka sitten siirretään erityisellä varauksensiirtomekanismilla reunalla sijaitsevaan lukurekisteriin. Tällä tekniikalla CCD voi säilyttää signaalin johdonmukaisuuden koko kuvan lukemisen ajan.

2. CMOS (komplementaarinen metallioksidipuolijohde)

CMOSAnturitTyöskentele täysin eri periaatteen mukaisesti. Tässä tapauksessa jokaisessa CMOS-pikselissä on itsenäinen signaalivahvistin, joka kääntää optiset signaalit suoraan sähköisiksi signaaleiksi. Tämä rakenne mahdollistaa suuremman joustavuuden ja nopeamman pikselitietojen lukemisen CMOS-antureilla.

Suorituskyvyn ominaisuudet

1. Lukunopeus ja virrankulutus

Tyypillisesti progressiivisen skannauksen lukumenetelmän ansiosta CMOS-anturit ovat nopeampia kuin CCD-konseptin perusteella rakennetut vastineensa kuvia luettaessa. Lisäksi pikselitietoja luettaessa ne tarvitsevat vain sähköenergiaa, joten niiden virrankulutus on suhteellisen alhainen verrattuna muun tyyppisten antureiden, kuten CCD: n konseptiin perustuvien, kuluttamaan anturiin, joka vaatii jatkuvaa virtaa varauksen siirtojen ylläpitämiseksi, mikä kuluttaa paljon enemmän virtaa.

2. Resoluutio ja melu

Kohinaongelmat sekä vääristymät suurilla resoluutioilla johtuvat yleensä erillisistä vahvistimista, jotka on kiinnitetty kuhunkin pikseliin, johon liittyy niihin liittyviä kohinaa, jotka löytyvät tietystä CMOS-anturista enimmäkseen näinä korkean resoluution kuvantamisvaiheiden aikana puolijohdeprosessien avulla. Kuitenkin korkean tason nykypäivän ikääntyneet CMOS-anturit ovat antaneet itselleen mahdollisuuden saavuttaa resoluutio ja kuvanlaatu, jotka ovat samalla tasolla kuin CCD: t. Sitä vastoin latauksensiirtomenetelmä johtaa siihen, että CCD: llä on suurempi resoluutio ja vähemmän kohinaa verrattuna CMOS-vastineisiin.

3. Dynaaminen alue ja korosta ylivuoto

CMOS-antureilla on yleensä taipumus ylivalottaa kohokohtia tai menettää yksityiskohtia varjoissa, mikä tekee niistä vähemmän sopivia suurikontrastisten kohtausten sieppaamiseen. Toisaalta CCD: t aiheuttivat globaalin sulkimen, joka johti suurempaan dynaamiseen alueeseen ja varauksen siirtomenetelmään, mikä mukautti paremmin eri kirkkaustasoja kohtauksessa.

Sovelluksen skenaariot

1. CCD-yönäkötekniikka

CCD-yönäkötekniikkaa käytetään enimmäkseen alueilla, jotka vaativat korkeaa resoluutiota, alhaista melutasoa ja laajoja dynaamisia alueita, kuten sotilaallinen valvonta, turvavalvonta . Lisäksi vakaa signaalilähtö erinomaisella kuvanlaadulla on tehnyt siitä suosituimman monilla näistä sektoreista.

2. CMOS-yönäkötekniikka

Toisaalta CMOS-pimeänäkötekniikkaa tarvitaan usein silloin, kun tarvitaan nopeita lukunopeuksia sekä alhaisen virrankulutuksen joustavuutta, kuten kamerapuhelimia, esimerkiksi droneja, ilmakuvausta. Se on täydellinen valinta, koska sen nopea lukukyky ja CMOS-anturissa on pienitehoinen luonne.

Yhteenveto

CCD ja CMOS ovat kaksi suosituinta anturitekniikkaa, joilla on etuja ja haittoja pimeänäkösovelluksissa. CCD on erinomainen joillakin alueilla vakaan signaalin, poikkeuksellisen kuvanlaadun ja laajan dynaamisen alueen ansiosta; kun taas CMOS soveltuu useammille alueille sen nopean suorituskyvyn, pienemmän virrankulutuksen ja sopeutumiskyvyn vuoksi. Näillä kahdella tekniikalla on edelleen paikka pimeänäön tulevaisuudessa, kun tekniikan kehitys jatkuu.