Camera elements

Sensori immagini

Sensori immagini: CCD (a sinistra); CMOS (a destra).

Quando la luce passa attraverso l’obiettivo, viene eseguita la messa a fuoco sul sensore immagini della telecamera. Un sensore immagini è costituito da molti fotositi e ciascun fotosito corrisponde a un elemento immagine, più comunemente noto come “pixel”, su un sensore immagini. Ogni pixel su un sensore immagini registra la quantità di luce a cui è esposto e la converte in un numero di elettroni corrispondente. Maggiore è la luce, maggiore è il numero di elettroni generato.

Quando si assembla una telecamera, è possibile utilizzare principalmente due tecnologie per il sensore immagini:

Sebbene i sensori CCD e CMOS sono spesso visti come rivali, ciascuno ha specifici punti di forza e punti deboli che lo rendono più appropriato per le diverse applicazioni. I sensori CCD sono prodotti utilizzando una tecnologia sviluppata in modo specifico per il settore delle telecamere. I primi sensori CMOS erano basati su tecnologia standard già ampiamente utilizzata, ad esempio, in chip di memoria all’interno di PC. I moderni sensori CMOS utilizzano una tecnologia più specializzata e la qualità dei sensori sta migliorando rapidamente.

Tecnologia CCD

I sensori CCD, utilizzati per le telecamere da oltre 30 anni, offrono molti vantaggi in termini di qualità. Solitamente, offrono una sensibilità alla luce leggermente superiore e producono meno disturbi rispetto ai sensori CMOS. La maggiore sensibilità alla luce si traduce in immagini di migliore qualità anche in condizioni di scarsa illuminazione. I sensori CCD, tuttavia, sono più costosi e complessi da integrare in una telecamera. Un sensore CCD può anche avere un consumo energetico 100 volte superiore a un sensore CMOS equivalente.

Tecnologia CMOS

I recenti progressi dei sensori CMOS li hanno sempre più avvicinati alla loro controparte, i sensori CCD, in termini di qualità dell’immagine. I sensori CMOS riducono significativamente il costo totale della telecamera poiché contengono tutti i componenti logici necessari per la telecamera. Rispetto ai sensori CCD, i sensori CMOS offrono maggiori possibilità di integrazione e più funzioni. I sensori CMOS offrono anche una lettura più rapida (aspetto vantaggioso quando sono necessarie immagini ad alta risoluzione), minore dissipazione di energia a livello di chip e una dimensione di sistema ridotta. I sensori CMOS megapixel sono maggiormente disponibili e sono meno costosi dei sensori CCD megapixel.

Sensori megapixel

Per motivi economici, molti sensori megapixel (ossia, sensori contenenti un milione o più pixel) in telecamere con risoluzione megapixel sono della stessa dimensione o solo leggermente più grandi dei sensori VGA che forniscono una risoluzione di 640x480 (307.200) pixel. Ciò significa che la dimensione di ciascun pixel su un sensore megapixel è più piccola rispetto a quella dei pixel su un sensore VGA. Ad esempio, un sensore megapixel quale un sensore da 1/3”, 2 megapixel ha dimensioni di pixel che misurano 3 μm (micrometri/micron) ciascuno. In confronto, la dimensione di pixel di un sensore VGA da 1/3” è 7,5 μm. Pertanto, sebbene la telecamera con risoluzione megapixel fornisca una risoluzione più alta e maggiori dettagli, ha una sensibilità alla luce inferiore rispetto alla controparte con risoluzione VGA, poiché la dimensione di pixel è più piccola e la luce riflessa da un oggetto è distribuita su più pixel.

Tecniche di scansione delle immagini