Qual è la differenza tra sensore CCD e sensore CMOS visione notturna

Il CCD (Charge Coupled Device) e il CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sono due delle tecnologie di sensori più comunemente utilizzate nel mondo della fotografia digitale e dell'acquisizione video. Pertanto, quando vengono utilizzati nei dispositivi per la visione notturna, le loro caratteristiche uniche e le differenze diventano importanti. L'articolo approfondirà quindi l'applicazione di CCD e CMOS nella tecnologia di visione notturna insieme alle sue principali differenze.

Principi tecnici

1. CCD (dispositivo ad accoppiamento di carica)

L'elemento centrale coinvolto in un CCD è la tecnologia di stoccaggio e trasferimento della carica. Di notte, il sensore CCD trasforma la luce in cariche elettriche attraverso il suo elemento fotosensibile che vengono poi trasferite, utilizzando uno specifico meccanismo di trasporto della carica, ad un registro di lettura situato alla periferia. Con questa tecnica, il CCD può mantenere la coerenza del segnale durante la lettura dell'immagine.

2. CMOS (semiconduttore di ossido di metallo complementare)

CMOSsensorilavorare secondo un principio completamente diverso. In questo caso, ogni pixel CMOS ha un amplificatore di segnale indipendente che traduce i segnali ottici direttamente in segnali elettrici. Questo design consente una maggiore flessibilità e una lettura più rapida dei dati dei pixel con i sensori CMOS.

Caratteristiche prestazionali

1. Velocità di lettura e consumo energetico

In genere, grazie al metodo di lettura a scansione progressiva, i sensori CMOS sono più veloci delle loro controparti costruite in base al concetto di CCD durante la lettura delle immagini. Inoltre, quando leggono i dati dei pixel, richiedono solo energia elettrica, quindi il loro consumo energetico è relativamente basso rispetto a quello consumato da altri tipi di sensori come quelli basati sul concetto di CCD che richiede corrente continua per mantenere i trasferimenti di carica, consumando così molta più energia.

2. Risoluzione e rumore

I problemi di rumore, così come le distorsioni ad alte risoluzioni, tendono ad essere causati da amplificatori separati collegati a ciascun pixel, accompagnati da rumori associati trovati in un dato sensore CMOS, per lo più durante questi periodi di fasi di fabbricazione di immagini ad alta risoluzione da processi di semiconduttori al suo interno. Tuttavia, i moderni sensori CMOS di fascia alta hanno permesso di raggiungere una risoluzione e una qualità dell'immagine pari a quelle dei CCD. Al contrario, il metodo di trasferimento di carica fa sì che i CCD abbiano una risoluzione più elevata e meno rumore rispetto alle controparti CMOS.

3. Gamma dinamica e overflow delle alte luci

I sensori CMOS di solito tendono a sovraesporre le luci o a perdere i dettagli nelle ombre, rendendoli così meno appropriati per catturare scene ad alto contrasto. D'altra parte, i CCD causavano un otturatore globale che portava a una gamma dinamica e a un metodo di trasferimento della carica più elevati, quindi a una migliore adattabilità dei vari livelli di luminosità all'interno di una scena.

Scenari applicativi

1. Tecnologia di visione notturna CCD

La tecnologia di visione notturna CCD viene utilizzata principalmente in aree che richiedono alte risoluzioni, bassi livelli di rumore e ampie gamme dinamiche come la sorveglianza militare, la sorveglianza di sicurezza. Inoltre, l'uscita stabile del segnale con una qualità dell'immagine superiore lo ha reso il preferito da molti di questi settori.

2. Tecnologia di visione notturna CMOS

D'altra parte, la tecnologia di visione notturna CMOS è spesso richiesta dove sono necessarie velocità di lettura elevate e flessibilità a basso consumo energetico, tra gli altri, come telefoni con fotocamera, ad esempio droni, fotografia aerea. È la scelta perfetta grazie alla sua capacità di lettura rapida e alla natura a bassa potenza presente nel sensore CMOS.

Sommario

CCD e CMOS sono due delle tecnologie di sensori più diffuse, con vantaggi e svantaggi durante le applicazioni di visione notturna. Il CCD eccelle in alcune aree grazie alla sua uscita del segnale costante, all'eccezionale qualità dell'immagine e all'ampia gamma dinamica; mentre il CMOS si applica a più aree grazie alle sue prestazioni ad alta velocità, al minor consumo energetico e all'adattabilità. Queste due tecnologie avranno ancora un posto nel futuro della visione notturna man mano che i progressi tecnologici continuano ad arrivare.