Dispositivos de captación de imagen

Tubos de cámara.
Es el encargado de convertir la imagen captada, es decir su luminosidad, en señales eléctricas (señales de vídeo). Está en desuso

 

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Sensores CCD (Charge Coupled Device)

Son dispositivo de carga acoplada. Estos dispositivos convierten la imagen luminosa en señal eléctrica. El CCD consta de unos 400.000 fotodiodos de silicio o elementos de imagen (pixels) que analizan ésta en términos de color, luminosidad y contraste. Las cámaras pueden llevar de 1 a 3 CCD, dependiendo del grado de calidad de la misma.

La superficie de un CCD (también llamados chips) contiene cientos de miles a millones de píxeles (de "picture element" o elemento de imagen), cada uno de los cuales  responde electrónicamente a la cantidad de luz enfocada en su superficie.

La carga eléctrica almacenada en cada píxel, dependerá en todo momento de la cantidad de luz que incida sobre el mismo. Cuanta más luz incida sobre el píxel, mayor será la carga que este adquiera.

Las cargas acumuladas en cada uno de los píxeles puede ser "leído" en un circuito electrónico de tipo línea-por-línea. El proceso es continuamente repetido creando una secuencia constante de información de campos y cuadros cambiantes. 

El CCD convierte las cargas de las celdas de la matriz en voltajes y entrega una señal analógica en la salida, que será posteriormente digitalizada por la cámara.

En los sensores CCD, se hace una lectura de cada uno de los valores correspondientes a cada una de las celdas. Luego esta información es traducida en forma de datos por un convertidor analógico-digital.

La estructura interna del sensor es muy simple, pero existe el inconveniente de la necesidad de un chip adicional que se encargue del tratamiento de la información proporcionada por el sensor. Esto se traduce en un gasto mayor y equipos más grandes.

 

Sensores CMOS

En los sensores CMOS cada celda es independiente. La diferencia principal con respecto a los CCD, es que la digitalización de los píxeles se realiza internamente en unos transistores que lleva cada celda, por lo que todo el trabajo se lleva a cabo dentro del sensor y no se hace necesario un chip externo encargado de esta función. Con esto se consigue reducir costes y la obtención de equipos más pequeños. 

 

Los sensores CMOS son más sensibles a la luz, por lo que en condiciones de baja iluminación se comportan mucho mejor. Esto se debe principalmente a que los amplificadores de señal se encuentran en  la propia celda, por lo que hay un menor  consumo a igualdad de alimentación.  Todo lo contrario que ocurría en los CC.

Sensores con tecnología CCD vs CMOS. 

• El rango dinámico del sensor CCD es muy superior al del  CMOS en una proporción de dos a uno. El rango dinámico es el margen entre la saturación de los píxeles y el umbral por debajo del cual no captan señal. En este caso el CCD, al ser menos sensible, los extremos de luz los tolera mucho mejor.   
• En cuanto al ruido, también son superiores a los CMOS. Esto es debido a que el procesado de la señal se lleva a cabo en un chip externo, el cual puede optimizarse mejor para realizar esta función. En cambio, en el CMOS, al realizarse todo el proceso de la señal dentro del mismo sensor, los resultados serán peores, pues hay menos espacio para colocar los foto-diodos encargados de recoger la luz. 
• La respuesta uniforme es el resultado que se espera de un píxel sometido al mismo nivel de excitación que los demás, y que éste no presente cambios apreciables en la señal obtenida. En este aspecto, el que un sensor CMOS esté constituido por píxeles individuales, le hace más propenso a sufrir fallos. En el CCD, al ser toda la matriz de píxeles uniforme, tiene un mejor comportamiento.
• La velocidad, el CMOS es superior al CCD debido a que todo el procesado se realiza dentro del propio sensor, ofreciendo mayor velocidad.