የሲሲዲ ዳሳሾችን መረዳት፡ ምን እንደሆኑ እና እንዴት እንደሚሰሩ |

ምንም እንኳን እ.ኤ.አ. በ2025፣ የCMOS ዳሳሾች ሳይንሳዊ እና የሸማቾች ምስልን ይቆጣጠራሉ፣ ይሄ ሁልጊዜ አልነበረም።

ሲሲዲ 'ቻርጅ-የተጣመረ መሳሪያ' ማለት ሲሆን ሲሲዲ ሴንሰሮች በ1970 ለመጀመሪያ ጊዜ የተገነቡት ኦሪጅናል ዲጂታል ካሜራ ዳሳሾች ናቸው። CCD እና EMCCD ላይ የተመሰረቱ ካሜራዎች ከጥቂት አመታት በፊት ድረስ ለሳይንሳዊ አፕሊኬሽኖች በብዛት ይመከራሉ። ሁለቱም ቴክኖሎጂዎች ዛሬም ይኖራሉ፣ ምንም እንኳን አጠቃቀማቸው ምቹ ቢሆንም።

የ CMOS ዳሳሾች የማሻሻያ እና የዕድገት መጠን መጨመር ቀጥሏል. በእነዚህ ቴክኖሎጂዎች መካከል ያለው ልዩነት በዋነኛነት የተገኘው የኤሌክትሮኒካዊ ክፍያን በማስኬድ እና በማንበብ ላይ ነው።

የሲሲዲ ዳሳሽ ምንድን ነው?

CCD ሴንሰር ብርሃንን ለመያዝ እና ወደ ዲጂታል ሲግናሎች ለመቀየር የሚያገለግል የምስል ዳሳሽ አይነት ነው። ፎቶን የሚሰበስቡ እና ወደ ኤሌክትሪክ ክፍያዎች የሚቀይሩ የብርሃን-sensitive ፒክስሎች ድርድር ያካትታል።

የሲሲዲ ዳሳሽ ንባብ ከCMOS በሶስት ጉልህ መንገዶች ይለያል።

● ክፍያ ማስተላለፍየተያዙ የፎቶ ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሮስታቲክ ይንቀሳቀሳሉ ከፒክሰል ወደ ፒክስል በሴንሰሩ በኩል ከታች ወደሚነበብበት ቦታ።
● የማንበብ ዘዴ: ከአናሎግ ወደ ዲጂታል ለዋጮች (ADCs) ሙሉ ረድፍ በትይዩ ከመስራት ይልቅ ሲሲዲዎች በቅደም ተከተል ፒክስል የሚያነቡ አንድ ወይም ሁለት ADCs (ወይም አንዳንድ ጊዜ ተጨማሪ) ይጠቀማሉ።

Capacitor and Amplifier Placement፡ በእያንዳንዱ ፒክሴል ውስጥ ባሉ አቅም (capacitors) እና ማጉያዎች (amplifiers) ቦታ፣ እያንዳንዱ ADC አንድ capacitor እና amplifier አለው።

የሲሲዲ ዳሳሽ እንዴት ነው የሚሰራው?

ምስልን ለማግኘት እና ለማስኬድ የሲሲዲ ዳሳሽ እንዴት እንደሚሰራ እነሆ፡-

ምስል፡ ለCCD ዳሳሽ የማንበብ ሂደት

በተጋላጭነታቸው መጨረሻ፣ የሲሲዲ ዳሳሾች በመጀመሪያ የተሰበሰቡ ክፍያዎችን በእያንዳንዱ ፒክሰል ውስጥ ወዳለው ጭንብል ማከማቻ ቦታ ይንቀሳቀሳሉ (አይታይም)። ከዚያም፣ አንድ ረድፍ በአንድ ጊዜ፣ ክፍያዎች ወደ ተነባቢ መዝገብ ይንቀሳቀሳሉ። አንድ አምድ በአንድ ጊዜ፣ በንባብ መዝገብ ውስጥ ያሉ ክፍያዎች ይነበባሉ።

1. ክፍያ ማጽዳት: ግዢውን ለመጀመር, ክፍያ በአንድ ጊዜ ከጠቅላላው ዳሳሽ (ግሎባል ሾት) ይጸዳል.
2. ክፍያ ማጠራቀም: በተጋለጡ ጊዜ ክፍያ ይከማቻል.
3. ቻርጅ ማከማቻ: በተጋላጭነት መጨረሻ ላይ የተሰበሰቡ ክፍያዎች በእያንዳንዱ ፒክሴል ውስጥ (ኢንተርላይን ማስተላለፊያ ሲሲዲ ተብሎ የሚጠራው) ውስጥ ወዳለው ጭንብል ወደተሸፈነ ቦታ ይንቀሳቀሳሉ፣ አዲስ የተገኙ ፎቶኖች ሳይቆጠሩ ንባብን መጠበቅ ይችላሉ።
4. የቀጣይ ፍሬም መጋለጥ: የተገኙት ክፍያዎች በተሸፈነው የፒክሰሎች አካባቢ ውስጥ በተከማቹ ፣ የፒክሰሎች ንቁ ቦታ የሚቀጥለውን ክፈፍ መጋለጥ ሊጀምር ይችላል (ተደራቢ ሁነታ)።
5. ተከታታይ ንባብ: በአንድ ረድፍ በአንድ ረድፍ ፣ከተጠናቀቀው ክፈፍ በእያንዳንዱ ረድፍ ላይ ክፍያዎች ወደ 'የንባብ መዝገብ' ይንቀሳቀሳሉ።
6. የመጨረሻ ንባብበአንድ ጊዜ አንድ አምድ፣ ከእያንዳንዱ ፒክሰል የሚደረጉ ክፍያዎች በኤዲሲ ውስጥ ለማንበብ ወደ ተነባቢ መስቀለኛ መንገድ ይዘጋሉ።
7. መደጋገም።በሁሉም ፒክስሎች ውስጥ ያሉ ክፍያዎች እስኪቆጠሩ ድረስ ይህ ሂደት ይደገማል።

ይህ ማነቆ ሁሉም የተገኙ ክሶች በትንሽ ቁጥር (አንዳንዴ አንድ) የተነበቡ ነጥቦች ሲነበቡ ከCMOS ጋር ሲነፃፀሩ በሲሲዲ ዳሳሾች የውሂብ መጠን ላይ ከፍተኛ ውስንነቶችን ያስከትላል።

የሲሲዲ ዳሳሾች ጥቅሞች እና ጉዳቶች

ጥቅም	Cons
ዝቅተኛ የጨለማ ወቅታዊ በተለምዶ ~0.001 e⁻/p/s ሲቀዘቅዝ።	የተገደበ የፍጥነት መጠን -20 ሜፒ/ሰ - ከ CMOS በጣም ቀርፋፋ።
On-Pixel Binning Charges ከመነበብ በፊት ተደምረዋል፣ ጫጫታ ይቀንሳል።	ከፍተኛ የተነበበ ጫጫታ 5-10 e⁻ በነጠላ ነጥብ ADC ንባብ ምክንያት የተለመደ ነው።
Global Shutter True ግሎባል ወይም ቅርብ-ዓለም አቀፍ መዝጊያ በኢንተርላይን/ፍሬም-ማስተላለፊያ ሲሲዲዎች።	ትላልቅ የፒክሰል መጠኖች ከCMOS ቅናሾች ጋር መመሳሰል አይችሉም።
ከፍተኛ የምስል ዩኒፎርም ለቁጥር ምስል በጣም ጥሩ።	ከፍተኛ የኃይል ፍጆታ ክፍያ ለመቀየር እና ለማንበብ ተጨማሪ ሃይል ይፈልጋል።

የ CCD ዳሳሽ ጥቅሞች

● ዝቅተኛ ጨለማ የአሁንበተፈጥሮው እንደ ቴክኖሎጅ፣ የሲሲዲ ዳሳሾች በጣም ዝቅተኛ የጨለማ ጅረት ይኖራቸዋል፣በተለምዶ በ 0.001 e-/p/s ቅደም ተከተል ሲቀዘቅዙ።
● 'በፒክስል ላይ' ቢኒንግ፦ ሲኒንግ ሲሲዲዎች ከመነበብ በፊት ክፍያዎችን ይጨምራሉ እንጂ በኋላ አይደለም፣ ይህም ማለት ምንም ተጨማሪ የንባብ ጫጫታ አይመጣም። የጨለማው ፍሰት ይጨምራል፣ ግን ከላይ እንደተገለፀው ይህ በአብዛኛው በጣም ዝቅተኛ ነው።
● Global Shutter'ኢንተርላይን' የሲሲዲ ዳሳሾች ከእውነተኛ አለምአቀፋዊ መዝጊያ ጋር ይሰራሉ። 'የፍሬም ማስተላለፊያ' የሲሲዲ ዳሳሾች 'ግማሽ ግሎባል' መዝጊያን ይጠቀማሉ (በስእል 45 'ጭምብል' የሚለውን ክልል ይመልከቱ) - ተጋላጭነትን ለመጀመር እና ለማቆም የፍሬም ማስተላለፍ ሂደት በእውነቱ በአንድ ጊዜ አይደለም ነገር ግን በተለምዶ ከ1-10 ማይክሮ ሰከንድ ይወስዳል። አንዳንድ ሲሲዲዎች ሜካኒካል መዝጊያን ይጠቀማሉ።

የሲሲዲ ዳሳሾች ጉዳቶች

● የተገደበ ፍጥነትበፒክሰሎች በሰከንድ ውስጥ ያለው የተለመደ የውሂብ መጠን በሴኮንድ 20 ሜጋፒክስል (MP/s) አካባቢ ሊሆን ይችላል፣ ይህም ከ 4 MP ምስል በ 5 fps። ይህ ከተመሳሳዩ CMOS በ20x ቀርፋፋ ነው፣ እና ቢያንስ 100x ከከፍተኛ ፍጥነት CMOS ቀርፋፋ ነው።
● ከፍተኛ የተነበበ ድምጽበሲሲዲ ውስጥ የሚነበበው ጫጫታ ከፍተኛ ነው፣በዋነኛነት ጥቅም ላይ የሚውል የካሜራ ፍጥነትን ለማግኘት ኤዲሲ(ዎች)ን በከፍተኛ ፍጥነት ማስኬድ ስለሚያስፈልገው ነው። ከ5 እስከ 10 ኢ- ለከፍተኛ ደረጃ የሲሲዲ ካሜራዎች የተለመደ ነው።
● ትላልቅ ፒክስሎችለብዙ አፕሊኬሽኖች አነስ ያሉ ፒክሰሎች ጥቅሞችን ይሰጣሉ። የተለመደው የCMOS አርክቴክቸር ከሲሲዲ ያነሰ የፒክሰል መጠኖችን ይፈቅዳል።
● ከፍተኛ የኃይል ፍጆታየሲሲዲ ዳሳሾችን ለማሄድ የኃይል መስፈርቶች ከCMOS በጣም ከፍ ያሉ ናቸው።

የ CCD ዳሳሾች በሳይንስ ኢሜጂንግ መተግበሪያዎች

ምንም እንኳን የCMOS ቴክኖሎጂ ተወዳጅነት ቢያገኝም፣ የምስል ጥራት፣ ስሜታዊነት እና ወጥነት በዋነኛነት ባሉባቸው የCCD ዳሳሾች አሁንም በተወሰኑ ሳይንሳዊ ምስሎች ላይ ተመራጭ ናቸው። ዝቅተኛ ብርሃን ምልክቶችን በትንሹ ጫጫታ ለመያዝ ያላቸው የላቀ ችሎታ ለትክክለኛ አፕሊኬሽኖች ተስማሚ ያደርጋቸዋል።

የስነ ፈለክ ጥናት

የሲሲዲ ዳሳሾች ከሩቅ ከዋክብት እና ጋላክሲዎች ደካማ ብርሃንን የመቅረጽ ችሎታ ስላላቸው በሥነ ፈለክ ምስል ውስጥ ወሳኝ ናቸው። በሁለቱም ታዛቢዎች እና የላቀ አማተር አስትሮኖሚ ለረጂም ተጋላጭነት አስትሮፖቶግራፊ፣ ግልጽ እና ዝርዝር ምስሎችን በማቅረብ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ።

ማይክሮስኮፕ እና የህይወት ሳይንሶች

በህይወት ሳይንስ፣ የሲሲዲ ዳሳሾች ደካማ የፍሎረሰንት ምልክቶችን ወይም ረቂቅ ሴሉላር አወቃቀሮችን ለመያዝ ያገለግላሉ። የእነሱ ከፍተኛ ስሜታዊነት እና ተመሳሳይነት እንደ ፍሎረሰንስ ማይክሮስኮፒ፣ የቀጥታ ሴል ኢሜጂንግ እና ዲጂታል ፓቶሎጂ ላሉ መተግበሪያዎች ፍጹም ያደርጋቸዋል። የእነሱ ቀጥተኛ የብርሃን ምላሽ ትክክለኛ የቁጥር ትንተና ያረጋግጣል.

ሴሚኮንዳክተር ቁጥጥር

የሲሲዲ ዳሳሾች በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ በተለይም ለዋፈር ፍተሻ ወሳኝ ናቸው። የእነሱ ከፍተኛ ጥራት እና ወጥነት ያለው የምስል ጥራታቸው በቺፕስ ውስጥ ያሉ ጥቃቅን ጉድለቶችን ለመለየት, በሴሚኮንዳክተር ምርት ውስጥ አስፈላጊውን ትክክለኛነት ለማረጋገጥ አስፈላጊ ናቸው.

ኤክስሬይ እና ሳይንሳዊ ምስል

የሲሲዲ ዳሳሾች በኤክስ ሬይ መፈለጊያ ስርዓቶች እና በሌሎች ልዩ የምስል አፕሊኬሽኖች ውስጥም ተቀጥረዋል። ከፍተኛ የሲግናል-ወደ-ጩኸት ሬሾን የማቆየት ችሎታቸው፣ በተለይም ሲቀዘቅዙ፣ እንደ ክሪስታሎግራፊ፣ የቁሳቁስ ትንተና እና አጥፊ ያልሆኑ ሙከራዎች ባሉ ፈታኝ ሁኔታዎች ላይ ግልጽ ምስልን ለማካሄድ በጣም አስፈላጊ ነው።

የሲሲዲ ዳሳሾች ዛሬም ጠቃሚ ናቸው?

ቱሴን ኤች-694 እና 674 ሲሲዲ ካሜራ

የCMOS ቴክኖሎጂ ፈጣን እድገት ቢኖረውም፣ የሲሲዲ ዳሳሾች ከአገልግሎት ጊዜ ያለፈባቸው ናቸው። እጅግ በጣም ዝቅተኛ ብርሃን እና ከፍተኛ ትክክለኛ የምስል ስራዎች ላይ ተመራጭ ምርጫ ሆነው ይቆያሉ፣ ይህም የማይመሳሰል የምስል ጥራታቸው እና የድምጽ ባህሪያቸው ወሳኝ ናቸው። እንደ ጥልቅ-ህዋ አስትሮኖሚ ወይም የላቀ የፍሎረሰንስ ማይክሮስኮፒ ባሉ መስኮች የሲሲዲ ካሜራዎች ብዙ የCMOS አማራጮችን ይበልጣሉ።

የሲሲዲ ዳሳሾችን ጥንካሬ እና ድክመቶች መረዳት ተመራማሪዎች እና መሐንዲሶች ለፍላጎታቸው ትክክለኛውን ቴክኖሎጂ እንዲመርጡ ያግዛቸዋል፣ ይህም በሳይንሳዊ ወይም በኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖቻቸው ውስጥ ጥሩ አፈጻጸምን ያረጋግጣል።

የሚጠየቁ ጥያቄዎች

የሲሲዲ ዳሳሽ መቼ መምረጥ አለብኝ?

የሲ.ሲ.ዲ ዳሳሾች ዛሬ ከአስር አመት በፊት ከነበሩት በጣም ብርቅ ናቸው፣የCMOS ቴክኖሎጂ ዝቅተኛ የጨለማ ውጤታቸውን እንኳን ማጥመድ ሲጀምር። ነገር ግን፣ የአፈጻጸም ባህሪያቸው ጥምረት—እንደ የላቀ የምስል ጥራት፣ ዝቅተኛ ድምጽ እና ከፍተኛ ትብነት—ጥቅማጥቅሞችን የሚሰጥባቸው መተግበሪያዎች ሁልጊዜ ይኖራሉ።

ሳይንሳዊ ካሜራዎች የቀዘቀዙ የሲሲዲ ዳሳሾች ለምን ይጠቀማሉ?

ቅዝቃዜ በምስል ቀረጻ ወቅት የሙቀት ድምጽን ይቀንሳል, የምስል ግልጽነት እና ስሜትን ያሻሽላል. ይህ በተለይ ለዝቅተኛ ብርሃን እና ለረጅም ጊዜ ተጋላጭ ለሆኑ ሳይንሳዊ ምስሎች በጣም አስፈላጊ ነው, ለዚህም ነው ብዙ ከፍተኛ ደረጃ ያላቸውሳይንሳዊ ካሜራዎችለበለጠ ንፁህ ትክክለኛ ውጤቶች በተቀዘቀዙ ሲሲዲዎች ይተማመኑ።

በCCD እና EMCCD ዳሳሾች ውስጥ መደራረብ ሁነታ ምንድን ነው፣ እና የካሜራ አፈጻጸምን እንዴት ያሻሽላል?

CCD እና EMCCD ዳሳሾች በተለምዶ 'መደራረብ ሁነታ' የሚችሉ ናቸው። ለአለምአቀፍ ካሜራዎች, ይህ በሚቀጥለው ፍሬም መጋለጥ ወቅት የቀደመውን ፍሬም የማንበብ ችሎታን ያመለክታል. ይህ ወደ ከፍተኛ (100%) የግዴታ ዑደት ይመራል፣ ይህ ማለት ፍሬሞችን ለብርሃን ባለማጋለጥ የሚባክነው አነስተኛ ጊዜ ነው፣ እና ስለዚህ ከፍሬም ታሪፎች ከፍ ያለ ነው።

ማሳሰቢያ፡ መደራረብ ሁነታ ለሚሽከረከር ሹተር ዳሳሾች የተለየ ትርጉም አለው።

ስለ ሮሊንግ መዝጊያዎች የበለጠ ለማወቅ ከፈለጉ፣ እባክዎን ጠቅ ያድርጉ፡-

ሮሊንግ ሹተር መቆጣጠሪያ ሁነታ እንዴት እንደሚሰራ እና እንዴት እንደሚጠቀሙበት

ቱሴን ፎኒክስ ኩባንያ፣ ሊሚትድ መብቱ በህግ የተጠበቀ ነው። ሲጠቅሱ፣ እባክዎን ምንጩን እውቅና ይስጡ፡-www.tucsen.com