CCDセンサーとCMOSセンサーの暗視の違いは何ですか

CCD(電荷結合素子)とCMOS(相補型金属酸化膜半導体)は、デジタル写真やビデオキャプチャの世界で最も一般的に使用されているセンサー技術の2つです。そのため、暗視装置に利用する場合、その特徴や違いが重要になります。したがって、この記事では、暗視技術におけるCCDとCMOSの応用とその主な違いについて掘り下げます。

技術原理

1. CCD(電荷結合素子)

CCDの中核となるのは、電荷の蓄積と転送技術です。夜間、CCDセンサーは感光素子を介して光を電荷に変換し、特定の電荷輸送メカニズムを使用して周辺にある読み出しレジスタに転送します。この技術により、CCDは画像読み出し全体を通して信号の一貫性を維持することができます。

2. CMOS(相補型金属酸化膜半導体)

CMOSのセンサーまったく異なる原理に従って作業します。この場合、すべてのCMOSピクセルには、光信号を直接電気信号に変換する独立した信号増幅器があります。この設計により、CMOS センサーによる柔軟性の向上とピクセル・データの高速読み取りが可能になります。

パフォーマンス特性

1.読み取り速度と消費電力

通常、プログレッシブスキャン読み出し方式により、CMOSセンサーは、CCDの概念に基づいて構築された対応するセンサーよりも高速に画像を読み出します。さらに、ピクセルデータを読み取る場合、電気エネルギーのみを必要とするため、電荷移動を維持するために連続電流を必要とするCCDの概念に基づくセンサーなど、他のタイプのセンサーと比較して消費電力が比較的少なく、消費電力が大幅に増加します。

2. 分解能とノイズ

ノイズの問題および高解像度での歪みは、各ピクセルに取り付けられた個別の増幅器によってもたらされる傾向があり、その中の半導体プロセスによる高解像度イメージング製造段階のこれらの時期に、所与のCMOSセンサーに見られる関連ノイズを伴う。しかし、現代のハイエンドのCMOSセンサーは、CCDと同等の解像度と画質を実現しており、逆に電荷移動方式では、CMOSに比べてCCDの解像度が高く、ノイズも少なくなっています。

3.ダイナミックレンジとハイライトオーバーフロー

CMOSセンサーは通常、ハイライトを露出オーバーにしたり、影のディテールを失ったりする傾向があるため、コントラストの高いシーンの撮影にはあまり適していません。一方、CCDはグローバルシャッターを引き起こし、ダイナミックレンジと電荷移動方法を高め、シーン内のさまざまな輝度レベルへの適応性を向上させました。

アプリケーションシナリオ

1. CCD暗視技術

CCD暗視技術は、軍事監視、セキュリティ監視など、高解像度、低ノイズレベル、広いダイナミックレンジを必要とする分野で主に使用されています。さらに、優れた画質で安定した信号出力により、これらのセクターの多くで最も好まれています。

2. CMOS暗視技術

一方、CMOS暗視技術は、カメラ付き携帯電話、ドローン、空撮など、高速な読み取り速度と低消費電力の柔軟性が必要な場合によく必要になります。CMOSセンサーに存在する迅速な読み出し能力と低電力の性質により、完璧な選択です。

概要

CCDとCMOSは、最も一般的なセンサー技術の2つであり、暗視アプリケーションでは長所と短所があります。CCDは、安定した信号出力、並外れた画質、広いダイナミックレンジにより、いくつかの分野で優れています。一方、CMOSは、高速性能、低消費電力、適応性により、より多くの分野に適用されます。この2つの技術は、技術の進歩が続く中、暗視の未来にまだ居場所があります。