В чем разница между ПЗС-сенсором и КМОП-сенсором ночного видения

ПЗС-матрица (устройство с зарядовой связью) и КМОП (комплементарный металлооксидный полупроводник) являются двумя наиболее часто используемыми сенсорными технологиями в мире цифровой фотографии и видеосъемки. Таким образом, при использовании в приборах ночного видения их уникальные особенности, а также различия становятся важными. Поэтому в статье будет рассмотрено применение ПЗС- и КМОП-матриц в технологиях ночного видения, а также их основные отличия.

Технические принципы

1. ПЗС-матрица (устройство с зарядовой связью)

Основным элементом, используемым в ПЗС-матрице, является технология хранения и переноса заряда. Ночью ПЗС-сенсор преобразует свет в электрические заряды через свой светочувствительный элемент, которые затем передаются с помощью специального механизма переноса заряда в регистр считывания, расположенный на периферии. С помощью этого метода ПЗС-матрица может поддерживать согласованность сигнала на протяжении всего считывания изображения.

2. КМОП (комплементарный металлооксидный полупроводник)

КМОПДатчикиработают по совершенно другому принципу. В этом случае каждый пиксель КМОП имеет независимый усилитель сигнала, который преобразует оптические сигналы непосредственно в электрические. Такая конструкция обеспечивает большую гибкость и более быстрое считывание пиксельных данных с помощью КМОП-сенсоров.

Тактико-технические характеристики

1. Скорость считывания и энергопотребление

Как правило, благодаря прогрессивному сканирующему методу считывания, КМОП-сенсоры при считывании изображений быстрее, чем их аналоги, построенные на основе ПЗС-матрицы. Кроме того, при считывании пиксельных данных им требуется только электрическая энергия, поэтому их энергопотребление относительно низкое по сравнению с другими типами датчиков, такими как те, которые основаны на концепции CCD, которая требует постоянного тока для поддержания передачи заряда, поэтому потребляет гораздо больше энергии.

2. Разрешение и шум

Проблемы с шумом, а также искажения при высоком разрешении, как правило, возникают из-за отдельных усилителей, прикрепленных к каждому пикселю, сопровождаемых соответствующими шумами, обнаруженными в данном КМОП-сенсоре, в основном в периоды изготовления изображений с высоким разрешением с помощью полупроводниковых процессов внутри него. Тем не менее, современные КМОП-сенсоры высокого класса позволяют достичь разрешения и качества изображения, которые находятся на одном уровне с ПЗС-матрицами. И наоборот, метод переноса заряда приводит к тому, что ПЗС-матрицы имеют более высокое разрешение, а также меньший уровень шума по сравнению с аналогами КМОП.

3. Динамический диапазон и переполнение светлых участков

КМОП-сенсоры обычно переэкспонируют светлые участки или теряют детали в тенях, что делает их менее подходящими для съемки высококонтрастных сцен. С другой стороны, ПЗС-матрицы вызывали глобальный затвор, что приводило к более широкому динамическому диапазону и способу передачи заряда, следовательно, к лучшей адаптации различных уровней яркости в пределах сцены.

Сценарии применения

1. ПЗС-матрица ночного видения

Технология ночного видения CCD в основном используется в областях, требующих высокого разрешения, низкого уровня шума и широкого динамического диапазона, таких как военное наблюдение, охранное наблюдение. Более того, стабильный выходной сигнал с превосходным качеством изображения сделал его наиболее предпочтительным во многих из этих секторов.

2. КМОП-технология ночного видения

С другой стороны, технология ночного видения CMOS часто требуется там, где требуется высокая скорость считывания, а также гибкость с низким энергопотреблением, среди прочего, например, камерофоны, например, дроны, аэрофотосъемка. Это идеальный выбор из-за способности к быстрому считыванию показаний и низкого энергопотребления, присутствующих в КМОП-сенсоре.

Сводка

ПЗС- и КМОП-матрицы являются двумя наиболее популярными сенсорными технологиями, имеющими свои преимущества и недостатки в системах ночного видения. ПЗС-матрица превосходно справляется с некоторыми задачами благодаря стабильному выходу сигнала, исключительному качеству изображения и широкому динамическому диапазону; в то время как КМОП применяется в большем количестве областей благодаря своим высокоскоростным характеристикам, меньшему энергопотреблению и адаптируемости. Эти две технологии по-прежнему будут иметь место в будущем ночного видения, поскольку технологические достижения продолжают поступать.