Quelle est la différence entre les capteurs CCD et CMOS pour la vision nocturne

Le CCD (Charge Coupled Device) et le CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sont deux des technologies de capteurs les plus couramment utilisées dans le monde de la photographie numérique et de l'acquisition vidéo. Par conséquent, lorsqu'elles sont utilisées dans les dispositifs de vision nocturne, leurs caractéristiques uniques ainsi que leurs différences deviennent importantes. Cet article abordera donc l'application du CCD et du CMOS dans la technologie de vision nocturne ainsi que leurs principales différences.

Principes techniques

1. CCD (charge-coupled device)

L'élément central impliqué dans un CCD est la technologie de stockage et de transfert de charge. La nuit, le capteur CCD convertit la lumière en charges électriques via son élément photosensible, qui sont ensuite transférées à l'aide d'un mécanisme spécifique de transport de charge vers un registre de lecture situé sur la périphérie. Avec cette technique, le CCD peut maintenir une cohérence de signal tout au long de la lecture de l'image.

2. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Système de gestion des données capteurs fonctionnent selon un principe complètement différent. Dans ce cas, chaque pixel CMOS possède un amplificateur de signal indépendant qui convertit directement les signaux optiques en signaux électriques. Ce design permet une plus grande flexibilité et une lecture plus rapide des données des pixels avec des capteurs CMOS.

Caractéristiques de performance

1. Vitesse de lecture et consommation d'énergie

Généralement, en raison de la méthode de balayage progressif pour la lecture, les capteurs CMOS sont plus rapides que leurs homologues construits sur le concept des CCD lors de la lecture d'images. De plus, lors de la lecture des données des pixels, ils n'ont besoin que d'énergie électrique, ce qui fait que leur consommation d'énergie est relativement faible par rapport à celle des autres types de capteurs, comme ceux basés sur le concept des CCD, qui nécessitent un courant continu pour maintenir les transferts de charge, ce qui consomme beaucoup plus d'énergie.

2. Résolution et Bruit

Les problèmes de bruit ainsi que les distorsions à haute résolution tendent à être causés par des amplificateurs séparés attachés à chaque pixel, accompagnés de bruits associés présents dans un capteur CMOS, principalement lors des étapes de fabrication d'imagerie haute résolution par des processus semi-conducteurs à l'intérieur. Cependant, les capteurs CMOS modernes haut de gamme ont réussi à atteindre une résolution et une qualité d'image équivalentes à celles des CCD. En revanche, la méthode de transfert de charge permet aux CCD d'avoir une meilleure résolution et moins de bruit par rapport aux capteurs CMOS.

3. Plage dynamique et dépassement des hautes lumières

Les capteurs CMOS ont tendance à surexposer les hautes lumières ou à perdre des détails dans les ombres, ce qui les rend moins adaptés pour capturer des scènes à fort contraste. D'autre part, les CCD offrent un obturateur global, conduisant à une plage dynamique plus élevée et une méthode de transfert de charge, donc une meilleure adaptation aux variations de niveaux de luminosité au sein d'une scène.

Scénarios d'application

1. Technologie de vision nocturne CCD

La technologie de vision nocturne CCD est principalement utilisée dans les domaines nécessitant des hautes résolutions, des niveaux de bruit faibles et des plages dynamiques larges, tels que la surveillance militaire et la vidéosurveillance. De plus, une sortie de signal stable avec une qualité d'image supérieure en a fait le choix préféré de nombreux de ces secteurs.

2. Technologie de vision nocturne CMOS

D'autre part, la technologie de vision nocturne CMOS est souvent requise là où il y a besoin de vitesses de lecture rapides ainsi qu'une flexibilité de faible consommation d'énergie, comme par exemple dans les téléphones portables ou les drones pour la photographie aérienne. C'est le choix idéal en raison de sa capacité de lecture rapide et de la nature à faible consommation d'énergie du capteur CMOS.

Résumé

Le CCD et le CMOS sont deux des technologies de capteur les plus populaires, avec des avantages et inconvénients lors d'applications en vision nocturne. Le CCD excelle dans certains domaines grâce à sa sortie de signal stable, une qualité d'image exceptionnelle et une large plage dynamique ; tandis que le CMOS s'applique à plus de domaines en raison de ses performances à haute vitesse, d'une consommation d'énergie réduite et de sa capacité d'adaptation. Ces deux technologies continueront à avoir leur place dans l'avenir de la vision nocturne alors que les progrès technologiques se poursuivent.