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、暗視装置に利用される場合、そのユニークな機能と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のアプリケーションとその主な違いについて詳しく説明します。

技術原則

1. CCD(電荷結合素子)

CCDの中核となるのは、電荷貯蔵・転送技術です。夜間になると、CCDセンサーは感光素子を介して光を電荷に変え、感光素子は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ーに転送されます。この技術により、CCDは画像読み出し全体で信号の一貫性を維持できます。

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則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の概念に基づく他のタイプのセンサーが消費する消費電力と比較して、消費電力は比較的低く、はるかに多くの電力を消費します。

2. 分解能とノイズ

ノイズの問題や高解像度での歪みは、各ピクセルに取り付けられた別々のアンプによってもたらされる傾向があり、そのほとんどが、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で、特定のCMOSセンサーに見られる関連ノイズを伴います。しかし、ハイエンドの現代のCMOSセンサーは、CCDと同等の解像度と画質を実現することを可能にしました。逆に、電荷移動法により、CCDはCMOSの対応物と比較して高解像度でノイズが少なくなります。

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、露出オーバーになったり、シャドウのディテールが失われたりする傾向があるため、コントラストの高いシーンのキャプチャには適しなくなります。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が広くなったため、シーン内のさまざまな輝度レベルにより適応しやすくなりました。

アプリケーションシナリオ

1.CCD暗視技術

CCD暗視技術は、主に軍事監視、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ナイトビジョン技術

一方、CMOSナイトビジョン技術は、ドローンや航空写真などのカメラ付き携帯電話など、高速な読み取り速度や低消費電力の柔軟性が必要な場合に必要とされることがよくあります。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、優れた画質、広いダイナミックレンジにより、一部の分野で優れています。一方、CMOSは、その高速性能、低消費電力、適応性により、より多くの領域に適用されます。これら 2 つのテクノロジーは、テクノロジーの進歩が注ぎ込まれ続けるにつれて、ナイトビジョンの未来でもまだ居場所があります。