מה ההבדל בין חיישן CCD לראיית לילה של חיישן CMOS

CCD (Charge Coupled Device) ו-CMOS (מוליכים למחצה משלימים של תחמוצת מתכת) הן שתיים מטכנולוגיות החיישנים הנפוצות ביותר בעולם הצילום הדיגיטלי ולכידת וידאו. ככאלה, כאשר משתמשים בהם במכשירי ראיית לילה, התכונות הייחודיות שלהם, כמו גם ההבדלים הופכים להיות חשובים. המאמר יעמיק אפוא ביישום של CCD ו- CMOS בטכנולוגיית ראיית לילה יחד עם ההבדלים העיקריים שלה.

עקרונות טכניים

1. CCD (מכשיר מצומד טעינה)

רכיב הליבה המעורב ב- CCD הוא טכנולוגיית אחסון והעברת מטענים. בלילה, חיישן CCD הופך אור למטענים חשמליים באמצעות אלמנט רגיש לאור שלו, אשר מועברים באמצעות מנגנון העברת מטען ספציפי לאוגר קריאה הממוקם בפריפריה. בעזרת טכניקה זו, CCD יכול לשמור על עקביות האות לאורך קריאת התמונה.

2. CMOS (מוליך למחצה תחמוצת מתכת משלימה)

CMOSחיישניםעבודה על פי עיקרון אחר לגמרי. במקרה זה, לכל פיקסל CMOS יש מגבר אות עצמאי המתרגם אותות אופטיים ישירות לאותות חשמליים. עיצוב זה מאפשר גמישות רבה יותר וקריאת נתוני פיקסלים מהירה יותר עם חיישני CMOS.

מאפייני ביצועים

1. מהירות קריאה וצריכת חשמל

בדרך כלל, בשל שיטת קריאה מתקדמת של סריקה, חיישני CMOS מהירים יותר מעמיתיהם שנבנו על בסיס קונספט CCDs בעת קריאת תמונות. בנוסף, בעת קריאת נתוני פיקסלים הם דורשים רק אנרגיה חשמלית ולכן צריכת החשמל שלהם נמוכה יחסית לזו הנצרכת על ידי סוגים אחרים של חיישנים כמו אלה המבוססים על הרעיון של CCD הדורש זרם רציף כדי לשמור על העברות מטען מתוחזקות ובכך צורכים הרבה יותר חשמל.

2. רזולוציה ורעש

בעיות רעש, כמו גם עיוותים ברזולוציות גבוהות, נוטים להיגרם על ידי מגברים נפרדים המחוברים לכל פיקסל המלווים ברעשים נלווים הנמצאים בחיישן CMOS נתון, בעיקר בזמנים אלה של שלבי ייצור הדמיה ברזולוציה גבוהה על ידי תהליכים מוליכים למחצה בתוכו. עם זאת, חיישני CMOS מודרניים ברמה גבוהה אפשרו לעצמם להשיג רזולוציה ואיכות תמונה המשתווה ל- CCD. לעומת זאת, שיטת העברת הטעינה גורמת לכך של- CCDs יש רזולוציה גבוהה יותר, כמו גם פחות רעש בהשוואה לעמיתי CMOS.

3. טווח דינמי והצפת אור

חיישני CMOS נוטים בדרך כלל לחשוף יתר על המידה אור או לאבד פרטים בצללים, ובכך להפוך אותם לפחות מתאימים לצילום סצנות עם ניגודיות גבוהה. מצד שני, CCDs גרמו לתריס גלובלי שהוביל לטווח דינמי גבוה יותר ולשיטת העברת טעינה גבוהה יותר ומכאן התאמה טובה יותר של רמות בהירות משתנות בתוך סצנה.

תרחישי יישום

1. טכנולוגיית ראיית לילה CCD

טכנולוגיית ראיית לילה CCD משמשת בעיקר באזורים הדורשים רזולוציות גבוהות, רמות רעש נמוכות וטווחים דינמיים רחבים כגון מעקב צבאי, מעקב ביטחוני. יתר על כן, פלט אות יציב עם איכות תמונה מעולה הפך אותו המועדף ביותר על ידי רבים ממגזרים אלה.

2. טכנולוגיית ראיית לילה CMOS

מצד שני, טכנולוגיית ראיית לילה CMOS נדרשת לעתים קרובות כאשר יש צורך במהירויות קריאה גבוהות, כמו גם גמישות צריכת חשמל נמוכה, בין היתר, כגון מצלמה, טלפונים למשל מזל"טים, צילום אווירי. זוהי הבחירה המושלמת בגלל יכולת הקריאה המהירה שלה ואופי צריכת החשמל הנמוכה הקיים בחיישן CMOS.

תקציר

CCD ו- CMOS הן שתיים מטכנולוגיות החיישנים הפופולריות ביותר, עם יתרונות וחסרונות במהלך יישומי ראיית לילה. CCD מצטיין בתחומים מסוימים בשל תפוקת האות היציבה שלו, איכות תמונה יוצאת דופן וטווח דינמי רחב; ואילו CMOS חל על אזורים רבים יותר בשל ביצועי המהירות הגבוהה שלו, פחות צריכת חשמל ויכולת הסתגלות. לשתי טכנולוגיות אלה עדיין יהיה מקום בעתיד ראיית הלילה ככל שההתקדמות הטכנולוגית תמשיך לזרום.