Sự khác biệt giữa cảm biến CCD và cảm biến CMOS tầm nhìn ban đêm là gì

CCD (Charge Coupled Device) và CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) là hai trong số các công nghệ cảm biến được sử dụng phổ biến nhất trong thế giới nhiếp ảnh kỹ thuật số và quay video. Như vậy, khi được sử dụng trong các thiết bị nhìn đêm, các tính năng độc đáo cũng như sự khác biệt của chúng trở nên quan trọng. Do đó, bài viết sẽ đi sâu vào ứng dụng của CCD và CMOS trong công nghệ nhìn ban đêm cùng với những khác biệt chính của nó.

Nguyên tắc kỹ thuật

1. CCD (thiết bị ghép nối sạc)

Yếu tố cốt lõi liên quan đến CCD là công nghệ lưu trữ và truyền phí. Vào ban đêm, cảm biến CCD biến ánh sáng thành điện tích thông qua phần tử cảm quang của nó, sau đó được chuyển bằng cơ chế vận chuyển điện tích cụ thể đến một thanh ghi đọc nằm ở ngoại vi. Với kỹ thuật này, CCD có thể duy trì tính nhất quán của tín hiệu trong suốt quá trình đọc hình ảnh.

2. CMOS (Chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung)

CMOSSensorsLàm việc theo nguyên tắc hoàn toàn khác nhau. Trong trường hợp này, mỗi điểm ảnh CMOS đều có một bộ khuếch đại tín hiệu độc lập để chuyển tín hiệu quang trực tiếp thành tín hiệu điện. Thiết kế này cho phép linh hoạt hơn và đọc dữ liệu điểm ảnh nhanh hơn với cảm biến CMOS.

Đặc điểm hiệu suất

1. Tốc độ đọc và mức tiêu thụ điện năng

Thông thường, do phương pháp đọc quét liên tục, cảm biến CMOS nhanh hơn so với các đối tác của chúng được xây dựng dựa trên khái niệm CCD trong khi đọc hình ảnh. Ngoài ra, khi đọc dữ liệu pixel, chúng chỉ yêu cầu năng lượng điện do đó mức tiêu thụ điện năng của chúng tương đối thấp so với mức tiêu thụ của các loại cảm biến khác như các loại cảm biến dựa trên khái niệm của CCD yêu cầu dòng điện liên tục để duy trì quá trình truyền điện do đó tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.

2. Độ phân giải và tiếng ồn

Các vấn đề về nhiễu cũng như biến dạng ở độ phân giải cao có xu hướng được tạo ra bởi các bộ khuếch đại riêng biệt được gắn vào mỗi pixel kèm theo các nhiễu liên quan được tìm thấy trong một cảm biến CMOS nhất định, chủ yếu là trong thời gian các giai đoạn chế tạo hình ảnh độ phân giải cao bằng các quy trình bán dẫn bên trong nó. Tuy nhiên, các cảm biến CMOS hiện đại cao cấp đã cho phép chúng đạt được độ phân giải và chất lượng hình ảnh ngang bằng với CCD. Ngược lại, phương pháp truyền điện tích dẫn đến CCD có độ phân giải cao hơn cũng như ít nhiễu hơn so với các đối tác CMOS.

3. Dải động và tràn nổi bật

Cảm biến CMOS thường có xu hướng phơi sáng quá mức hoặc mất chi tiết trong bóng tối, do đó làm cho chúng ít thích hợp hơn để chụp các cảnh có độ tương phản cao. Mặt khác, CCD gây ra màn trập toàn cầu dẫn đến dải động và phương pháp truyền điện tích cao hơn do đó khả năng thích ứng tốt hơn với các mức độ sáng khác nhau trong một cảnh.

Kịch bản ứng dụng

1. Công nghệ nhìn đêm CCD

Công nghệ nhìn đêm CCD chủ yếu được sử dụng trong các khu vực đòi hỏi độ phân giải cao, độ ồn thấp và dải động rộng như giám sát quân sự, giám sát an ninh. Hơn nữa, đầu ra tín hiệu ổn định với chất lượng hình ảnh vượt trội đã làm cho nó được nhiều lĩnh vực này ưa thích nhất.

2. Công nghệ nhìn đêm CMOS

Mặt khác, công nghệ tầm nhìn ban đêm CMOS thường được yêu cầu khi cần tốc độ đọc nhanh cũng như tính linh hoạt tiêu thụ điện năng thấp, chẳng hạn như máy ảnh, điện thoại, ví dụ, máy bay không người lái, chụp ảnh trên không. Nó là lựa chọn hoàn hảo vì khả năng đọc nhanh và tính chất năng lượng thấp có trong cảm biến CMOS.

Tóm tắt

CCD và CMOS là hai trong số các công nghệ cảm biến phổ biến nhất, với những ưu điểm và nhược điểm trong các ứng dụng nhìn ban đêm. CCD vượt trội trong một số lĩnh vực nhờ đầu ra tín hiệu ổn định, chất lượng hình ảnh vượt trội và dải động rộng; trong khi CMOS áp dụng cho nhiều lĩnh vực hơn do hiệu suất tốc độ cao, tiêu thụ ít điện năng và khả năng thích ứng hơn. Hai công nghệ này vẫn sẽ có một vị trí trong tương lai của tầm nhìn ban đêm khi những tiến bộ công nghệ tiếp tục đổ vào.