Mi a különbség a CCD és a CMOS éjszakai látóérzékelők között?

A CCD (Charge Coupled Device) és a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) két az egyik leggyakrabban használt érzékelőtechnológia a digitális fényképezés és videófelvétel világában. Ezért, amikor alkalmazásukra vonatkozóan éjjeli látóeszközökben szerepelnek, az egyedi jellemzőik és különbségeik fontossá válnak. A cikk tehát belemerül a CCD és CMOS alkalmazásába az éjjeli látás technológiájában, valamint a főbb különbségeikbe.

Technikai elvek

1. CCD (töltéstároló eszköz)

A CCD központi eleme a töltés tárolása és átvitele. Az éjjeli feltételek között a CCD-érzékelő fényből elektrikus töltést hoz létre fotoszintérzékeny elemén keresztül, amelyeket majd egy specifikus töltés-szünet mechanizmus segítségével továbbítanak egy olvasási regiszterre, amely a periférián helyezkedik el. Ezzel a technikával a CCD karbantartja a jeleket az egész kép olvasás alatt.

2. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

CMOS érzékelők egy teljesen más elvet követ. Ebben az esetben minden CMOS pixelnek független jelesztő erősítője van, amely közvetlenül átalakítja az optikai jeleket elektromos jelekké. Ez a tervezet nagyobb rugalmasságot és gyorsabb pixelt adatok olvasását teszi lehetővé CMOS érzékelőkkel.

Teljesítmény jellemzők

1. Olvasási sebesség és energiafogyasztás

Általánosságban véve, a haladó szenzor-olvasási módszer miatt a CMOS érzékelők gyorsabbak azoknál a társaknál, amelyek a CCD technológia alapján épültek, mikor képeket olvasnak ki. Emellett, a pixelek adatok olvasásakor csak elektricitást igényelnek, így az energiafogyasztásuk viszonylag alacsonyabb, ha összevetjük más típusú érzékelőkkel, mint például a CCD-konceptumúakkal, amelyek folyamatos áramot igényelnek a töltés átvitelének fenntartásához, így sokkal több energiát fogyasztanak.

2. Felbontás és zaj

A zaj problémák valamint a torzítások magas felbontásoknál általában külön amplifikátorok miatt merülnek fel, amelyeket minden pixelhez csatolnak, és amelyekkel járuló zajok találhatók egy adott CMOS érzékelőben főként azokban a magas felbontású képfeldolgozás létrehozásának szakaszainak során a szemiconductortechonológiai folyamatok keretében. Azonban a mai napunk modern, magas szintű CMOS érzékelők elértek olyan felbontást és képminőséget, amelyek párhuzamosak a CCD-kel. Ellenben, a töltés átvitelének módja azt eredményezi, hogy a CCD-k magasabb felbontást és kevesebb zajt mutatnak, mint a CMOS ellenszereik.

3. Dinamikus tartomány és fény túllövés

A CMOS-érzékelők általában túlzottan feltüntetik a fényforrásokat vagy elveszítik a homály részleteit, ami kevésbé alkalmas a magas kontrasztú jelenetek felvételére. Másrészt, a CCD-k globális szennyzést okoznak, ami magasabb dinamikus tartományt és töltés átvitelét eredményezi, így jobban alkalmazkodnak a változó fényerősségű jelenetekhez.

Alkalmazási forgatókönyvek

1. CCD éjszaka láthatósági technológia

A CCD éjszaka láthatósági technológia főként olyan területeken használják, amelyek magas felbontást, alacsony zajt és széles dinamikus tartományt igényelnek, például a haditüzéki figyelésnél vagy a biztonsági figyelésnél. Emellett a stabil jelek kimenete és a szupérius képminőség miatt sok ezen szektor által elkerülhetetlenül kedvelt.

2. CMOS éjszaka láthatósági technológia

Másrészről a CMOS éjszaka láthatósági technológia gyakran szükséges olyan helyzetekben, ahol gyors olvasási sebesség és alacsony energiafogyasztás rugalmassága szükséges, például a mobilkameráknál vagy például a drónok légifotózásánál. Tökéletes választás azért, mert gyors olvasási képességével és a CMOS érzékelő alacsony energiát termelő természete miatt.

Összefoglaló

A CCD és a CMOS a két legnépszerűbb érzékelőtechnológia, mindkettővel vannak előnyei és hátrányai a sötétben látó alkalmazások során. A CCD bizonyos területeken túlél, köszönhetően stabil jelemissziónak, kiváló képminőségnek és széles dinamikus tartománynak; míg a CMOS több területre vonatkozóan alkalmazható, köszönhetően gyors teljesítményének, alacsony energifogyasztásának és alkalmazkodási képességének. Ezek a két technológia továbbra is szerepet játszanak a sötétben látó technológiák jövőjében, ahogy a fejlesztések folyamatosan haladnak.