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Esempi di sensori ottici

Un sensore di immagini o sensore ottico è un dispositivo che converte una immagine ottica in un segnale elettrico. Questi componenti vengono utilizzati soprattutto nelle fotocamere digitali, nelle telecamere e in altri dispositivi che trattano elettronicamente immagini.

Esistono molti tipi di sensori di immagini, la prima suddivisione da fare è tra quelli che riprendono a colori e quelli che riprendono in bianco e nero - anche se ormai questi ultimi sono presenti solo in campi ristretti di utilizzo (visione notturna) - poi altre suddivisioni sono fatte in base a caratteristiche come metodo di rilevamento dei colori, tecnologia, sensibilità alla luce, risoluzione ecc.

Il principio base di funzionamento - al di là di tutte le caratteristiche - è il seguente: l'immagine viene focalizzata su una griglia composta da una miriade di piccoli sensori puntiformi i quali convertono singolarmente la luminosità rilevata. Il sensore che riprende in bianco e nero è quello più semplice ed è anche il primo nato, successivamente si è arrivati a rilevare anche il colore.

Sensore CCD su un circuito flessibile
Sensore d'immagine su scheda madre di una Nikon Coolpix L2 da 6 MP

CCD contro CMOS[modifica | modifica wikitesto]

Oggi la maggior parte delle fotocamere digitali utilizzano un sensore CCD o un CMOS. Entrambi i tipi di sensore catturano la luce e la convertono in segnali elettrici.

Nel CCD quando la luce colpisce il chip viene trattenuta sotto forma di piccola carica elettrica in ogni foto-sensore e convertita un pixel alla volta in tensione. Altri circuiti della fotocamera convertono la tensione in informazioni digitali.

Il chip d'immagine CMOS è un tipo di sensore a pixel attivi usato nello sviluppo di semiconduttori CMOS. Circuiteria supplementare affiancata ad ogni foto-sensore converte l'energia luminosa in tensione che viene successivamente convertita in dati digitali da altri circuiti presenti sul chip.

Nessuna delle due tecnologie ha un vantaggio nella qualità d'immagine. Da un lato il sensore CCD è più soggetto a formare striature verticali in condizioni di luce intensa quando il sensore è in sovraccarico; CCD ad elevata velocità di trasferimento non soffrono di questo problema. Dall'altro lato, i sensori CMOS sono soggetti da effetti indesiderati come risultato del rolling shutter.

Il CMOS può potenzialmente essere incrementato con alcuni componenti che consumano meno energia e/o sono più veloci rispetto ai CCD. , can potentially be implemented with fewer components, use less power, and/or provide faster readout than CCDs. CCD is a more mature technology and is in most respects the equal of CMOS.[1][2] CMOS sensors are less expensive to manufacture than CCD sensors.

Another hybrid CCD/CMOS architecture, sold under the name "sCMOS", consists of CMOS readout integrated circuits (ROICs) that are bump bonded to a CCD imaging substrate – a technology that was developed for infrared staring arrays and now adapted to silicon-based detector technology.[3] Another approach is to utilize the very fine dimensions available in modern CMOS technology to implement a CCD like structure entirely in CMOS technology. This can be achieved by separating individual poly-silicon gates by a very small gap. These hybrid sensors are still in the research phase, and can potentially harness the benefits of both the CCDs and the CMOS imagers.[4]

Performance[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svgLo stesso argomento in dettaglio: EMVA1288.
An infrared-blocking filter removed from a Canon EOS 350D DSLR.

There are many parameters that can be used to evaluate the performance of an image sensor, including its dynamic range, its signal-to-noise ratio, its low-light sensitivity, etc. For sensors of comparable types, the signal-to-noise ratio and dynamic range improve as the size increases.

I metodi di rilevamento più utilizzati sono:

  • Bayer, a basso costo e più comune, utilizza un filtro di Bayer che è formato da una griglia a mosaico di filtri puntiformi per la luce di colore rosso, verde e blu, impiantati secondo uno schema (particolare e preciso) sopra la griglia di sensori la quale contiene un numero quattro volte superiore di elementi rispetto al sensore in bianco e nero. L'immagine viene poi ricomposta da un algoritmo di interpolazione.
  • ...

Le tecnologie più conosciute sono sicuramente la CCD e la CMOS, erroneamente si fa coincidere questi acronimi con i relativi sensori.

Tipologie di sensori di immagini[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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[[Categoria:Fotorivelatori]]

  1. ^ CCD vs CMOS from Photonics Spectra 2001
  2. ^ Sensors By Vincent Bockaert
  3. ^ [1]
  4. ^ CCD in CMOS Padmakumar R. Rao et al., "CCD structures implemented in standard 0.18 µm CMOS technology"