যদিও ২০২৫ সালে, CMOS সেন্সরগুলি বৈজ্ঞানিক এবং ভোক্তা ইমেজিং উভয় ক্ষেত্রেই প্রাধান্য বিস্তার করেছিল, তবে এটি সবসময় এমন ছিল না।
CCD এর অর্থ 'চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস', এবং CCD সেন্সরগুলি ছিল মূল ডিজিটাল ক্যামেরা সেন্সর, যা প্রথম 1970 সালে তৈরি হয়েছিল। মাত্র কয়েক বছর আগে পর্যন্ত CCD- এবং EMCCD-ভিত্তিক ক্যামেরাগুলি সাধারণত বৈজ্ঞানিক প্রয়োগের জন্য সুপারিশ করা হত। উভয় প্রযুক্তিই আজও টিকে আছে, যদিও তাদের ব্যবহারগুলি বিশেষ হয়ে উঠেছে।
CMOS সেন্সরগুলির উন্নতি এবং বিকাশের হার ক্রমশ বৃদ্ধি পাচ্ছে। এই প্রযুক্তিগুলির মধ্যে পার্থক্য মূলত তারা যেভাবে সনাক্ত করা ইলেকট্রনিক চার্জ প্রক্রিয়া করে এবং পড়ে তা প্রকাশ করে তার মধ্যে।
সিসিডি সেন্সর কী?

সিসিডি সেন্সর হল এক ধরণের ইমেজ সেন্সর যা আলো ক্যাপচার করে ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তরিত করে। এতে আলোক-সংবেদনশীল পিক্সেলের একটি অ্যারে থাকে যা ফোটন সংগ্রহ করে এবং বৈদ্যুতিক চার্জে রূপান্তরিত করে।
সিসিডি সেন্সর রিডআউট তিনটি গুরুত্বপূর্ণ দিক থেকে সিএমওএস থেকে পৃথক:
● চার্জ ট্রান্সফার: ধারণকৃত ফটোইলেক্ট্রনগুলিকে সেন্সর জুড়ে পিক্সেল-টু-পিক্সেল ইলেকট্রোস্ট্যাটিকভাবে নীচের একটি রিডআউট এলাকায় স্থানান্তরিত করা হয়।
● রিডআউট মেকানিজম: সমান্তরালভাবে পরিচালিত অ্যানালগ থেকে ডিজিটাল কনভার্টার (ADC) এর একটি সম্পূর্ণ সারি পরিবর্তে, CCD গুলি কেবল এক বা দুটি ADC (অথবা কখনও কখনও আরও) ব্যবহার করে যা ক্রমানুসারে পিক্সেল পড়ে।
ক্যাপাসিটর এবং অ্যামপ্লিফায়ার স্থাপন: প্রতিটি পিক্সেলে ক্যাপাসিটর এবং অ্যামপ্লিফায়ারের পরিবর্তে, প্রতিটি ADC-তে একটি করে ক্যাপাসিটর এবং অ্যামপ্লিফায়ার থাকে।
সিসিডি সেন্সর কিভাবে কাজ করে?
একটি সিসিডি সেন্সর কীভাবে একটি ছবি সংগ্রহ এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য কাজ করে তা এখানে দেওয়া হল:

চিত্র: সিসিডি সেন্সরের রিডআউট প্রক্রিয়া
এক্সপোজার শেষে, সিসিডি সেন্সরগুলি প্রথমে সংগৃহীত চার্জগুলিকে প্রতিটি পিক্সেলের ভিতরে একটি মুখোশযুক্ত স্টোরেজ এরিয়ার মধ্যে স্থানান্তর করে (দেখানো হয়নি)। তারপর, এক সারি করে চার্জগুলিকে একটি রিডআউট রেজিস্টারে স্থানান্তরিত করা হয়। এক কলামে একবার করে, রিডআউট রেজিস্টারের মধ্যে চার্জগুলি পড়া হয়।
1. চার্জ ক্লিয়ারিং: অধিগ্রহণ শুরু করার জন্য, পুরো সেন্সর (গ্লোবাল শাটার) থেকে একই সাথে চার্জ সাফ করা হয়।
2. চার্জ জমা: এক্সপোজারের সময় চার্জ জমা হয়।
3. চার্জ স্টোরেজ: এক্সপোজার শেষে, সংগৃহীত চার্জগুলি প্রতিটি পিক্সেলের মধ্যে একটি মুখোশযুক্ত এলাকায় স্থানান্তরিত হয় (যাকে ইন্টারলাইন ট্রান্সফার CCD বলা হয়), যেখানে তারা নতুন সনাক্ত হওয়া ফোটন গণনা না করেই রিডআউটের জন্য অপেক্ষা করতে পারে।
4. পরবর্তী ফ্রেমের এক্সপোজার: পিক্সেলের মুখোশযুক্ত এলাকায় সংরক্ষিত সনাক্তকৃত চার্জের মাধ্যমে, পিক্সেলের সক্রিয় এলাকা পরবর্তী ফ্রেমের (ওভারল্যাপ মোড) এক্সপোজার শুরু করতে পারে।
5. ক্রমিক পাঠ: এক সারি করে, সমাপ্ত ফ্রেমের প্রতিটি সারি থেকে চার্জ একটি 'রিডআউট রেজিস্টারে' স্থানান্তরিত হয়।
6. চূড়ান্ত পাঠ: একবারে একটি কলাম, প্রতিটি পিক্সেল থেকে চার্জগুলি ADC-তে রিডআউটের জন্য রিডআউট নোডে শাটল করা হয়।
7. পুনরাবৃত্তি: সমস্ত পিক্সেলের সনাক্তকৃত চার্জ গণনা না করা পর্যন্ত এই প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি হয়।
অল্প সংখ্যক (কখনও কখনও একটি) রিডআউট পয়েন্ট দ্বারা সমস্ত সনাক্তকৃত চার্জ পড়ার ফলে সৃষ্ট এই বাধা, CMOS এর তুলনায় CCD সেন্সরের ডেটা থ্রুপুটে গুরুতর সীমাবদ্ধতার দিকে পরিচালিত করে।
সিসিডি সেন্সরের সুবিধা এবং অসুবিধা
ভালো দিক | কনস |
কম অন্ধকার প্রবাহ সাধারণত ~0.001 e⁻/p/s ঠান্ডা হলে। | সীমিত গতি সাধারণ থ্রুপুট ~২০ এমপি/সেকেন্ড — সিএমওএসের তুলনায় অনেক ধীর। |
অন-পিক্সেল বিনিং চার্জ রিডআউটের আগে যোগ করা হয়, যা শব্দ কমায়। | একক-পয়েন্ট ADC রিডআউটের কারণে হাই রিড নয়েজ 5–10 e⁻ সাধারণ। |
গ্লোবাল শাটার ইন্টারলাইন/ফ্রেম-ট্রান্সফার সিসিডিতে সত্যিকারের গ্লোবাল বা কাছাকাছি-গ্লোবাল শাটার। | বৃহত্তর পিক্সেল আকার ক্ষুদ্রাকৃতির CMOS অফারগুলির সাথে মেলে না। |
উচ্চ চিত্রের অভিন্নতা পরিমাণগত চিত্রের জন্য চমৎকার। | উচ্চ বিদ্যুৎ খরচ চার্জ স্থানান্তর এবং রিডআউটের জন্য আরও বিদ্যুৎ প্রয়োজন। |
সিসিডি সেন্সরের সুবিধা
● কম অন্ধকার প্রবাহ: প্রযুক্তি হিসেবে সহজাতভাবে, সিসিডি সেন্সরগুলিতে খুব কম ডার্ক কারেন্ট থাকে, সাধারণত ঠান্ডা হলে 0.001 e-/p/s হয়।
● 'অন-পিক্সেল' বিনিং: বিনিং করার সময়, CCD গুলি রিডআউটের আগে চার্জ যোগ করে, পরে নয়, যার অর্থ কোনও অতিরিক্ত রিড নয়েজ চালু হয় না। ডার্ক কারেন্ট বৃদ্ধি পায়, কিন্তু উপরে উল্লিখিত হিসাবে, এটি সাধারণত খুব কম হয়।
● গ্লোবাল শাটার: 'ইন্টারলাইন' সিসিডি সেন্সরগুলি একটি সত্যিকারের গ্লোবাল শাটারের সাথে কাজ করে। 'ফ্রেম ট্রান্সফার' সিসিডি সেন্সরগুলি একটি 'অর্ধেক গ্লোবাল' শাটার ব্যবহার করে (চিত্র 45-এর 'মাস্কড' অঞ্চল দেখুন) - এক্সপোজার শুরু এবং শেষ করার জন্য ফ্রেম ট্রান্সফার প্রক্রিয়াটি সত্যিই একযোগে হয় না, তবে সাধারণত 1-10 মাইক্রোসেকেন্ডের ক্রম নেয়। কিছু সিসিডি যান্ত্রিক শাটারিং ব্যবহার করে।
সিসিডি সেন্সরের অসুবিধা
● সীমিত গতি: প্রতি সেকেন্ডে পিক্সেলের সাধারণ ডেটা থ্রুপুট প্রায় ২০ মেগাপিক্সেল প্রতি সেকেন্ড (এমপি/সেকেন্ড) হতে পারে, যা ৫ ফ্রেম প্রতি সেকেন্ডে ৪ মেগাপিক্সেলের ছবির সমতুল্য। এটি সমতুল্য সিএমওএসের চেয়ে প্রায় ২০ গুণ ধীর এবং উচ্চ-গতির সিএমওএসের চেয়ে কমপক্ষে ১০০ গুণ ধীর।
● উচ্চ পঠনযোগ্য শব্দ: CCD গুলিতে রিড নয়েজ বেশি থাকে, মূলত ব্যবহারযোগ্য ক্যামেরার গতি অর্জনের জন্য ADC(গুলি) উচ্চ হারে চালানোর প্রয়োজনের কারণে। উচ্চ-মানের CCD ক্যামেরাগুলির জন্য 5 থেকে 10 e- সাধারণ।
● বৃহত্তর পিক্সেল: অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, ছোট পিক্সেল সুবিধা প্রদান করে। সাধারণ CMOS আর্কিটেকচার CCD এর তুলনায় ছোট ন্যূনতম পিক্সেল আকারের অনুমতি দেয়।
● উচ্চ শক্তি খরচ: CCD সেন্সর চালানোর জন্য পাওয়ারের প্রয়োজনীয়তা CMOS এর তুলনায় অনেক বেশি।
বৈজ্ঞানিক ইমেজিংয়ে সিসিডি সেন্সরের প্রয়োগ
যদিও CMOS প্রযুক্তি জনপ্রিয়তা অর্জন করেছে, তবুও কিছু বৈজ্ঞানিক ইমেজিং অ্যাপ্লিকেশনে CCD সেন্সরগুলিকে এখনও পছন্দ করা হয় যেখানে ছবির মান, সংবেদনশীলতা এবং ধারাবাহিকতা সর্বাধিক গুরুত্বপূর্ণ। ন্যূনতম শব্দের সাথে কম আলোতে সংকেত ক্যাপচার করার তাদের উচ্চতর ক্ষমতা এগুলিকে নির্ভুল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।

জ্যোতির্বিদ্যা
দূরবর্তী নক্ষত্র এবং ছায়াপথ থেকে ক্ষীণ আলো ধারণ করার ক্ষমতার কারণে জ্যোতির্বিদ্যার ইমেজিংয়ে সিসিডি সেন্সরগুলি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। দীর্ঘ-এক্সপোজার জ্যোতির্বিদ্যার জন্য পর্যবেক্ষণাগার এবং উন্নত অপেশাদার জ্যোতির্বিদ্যা উভয় ক্ষেত্রেই এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যা স্পষ্ট, বিস্তারিত চিত্র প্রদান করে।
মাইক্রোস্কোপি এবং জীবন বিজ্ঞান
জীবন বিজ্ঞানে, সিসিডি সেন্সরগুলি দুর্বল প্রতিপ্রভ সংকেত বা সূক্ষ্ম কোষীয় কাঠামো ক্যাপচার করতে ব্যবহৃত হয়। তাদের উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং অভিন্নতা এগুলিকে প্রতিপ্রভ মাইক্রোস্কোপি, লাইভ কোষ ইমেজিং এবং ডিজিটাল প্যাথলজির মতো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। তাদের রৈখিক আলো প্রতিক্রিয়া সঠিক পরিমাণগত বিশ্লেষণ নিশ্চিত করে।
সেমিকন্ডাক্টর পরিদর্শন
সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, বিশেষ করে ওয়েফার পরিদর্শনের ক্ষেত্রে সিসিডি সেন্সর অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। চিপগুলিতে মাইক্রো-স্কেল ত্রুটি সনাক্তকরণের জন্য, সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে প্রয়োজনীয় নির্ভুলতা নিশ্চিত করার জন্য তাদের উচ্চ রেজোলিউশন এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ ইমেজিং গুণমান অপরিহার্য।
এক্স-রে এবং বৈজ্ঞানিক ইমেজিং
সিসিডি সেন্সরগুলি এক্স-রে সনাক্তকরণ ব্যবস্থা এবং অন্যান্য বিশেষায়িত ইমেজিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতেও ব্যবহৃত হয়। ক্রিস্টালোগ্রাফি, উপকরণ বিশ্লেষণ এবং অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার মতো চ্যালেঞ্জিং পরিস্থিতিতে স্পষ্ট ইমেজিংয়ের জন্য, বিশেষ করে ঠান্ডা করার সময়, উচ্চ সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত বজায় রাখার তাদের ক্ষমতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
সিসিডি সেন্সর কি আজও প্রাসঙ্গিক?

টুকসেন এইচ-৬৯৪ এবং ৬৭৪ সিসিডি ক্যামেরা
CMOS প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশ সত্ত্বেও, CCD সেন্সরগুলি এখনও অপ্রচলিত নয়। অতি-নিম্ন আলো এবং উচ্চ-নির্ভুলতার ইমেজিং কাজে এগুলি এখনও একটি পছন্দের পছন্দ, যেখানে তাদের অতুলনীয় ছবির গুণমান এবং শব্দ বৈশিষ্ট্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। গভীর-মহাকাশ জ্যোতির্বিদ্যা বা উন্নত ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপির মতো ক্ষেত্রে, CCD ক্যামেরাগুলি প্রায়শই অনেক CMOS বিকল্পকে ছাড়িয়ে যায়।
সিসিডি সেন্সরের শক্তি এবং দুর্বলতাগুলি বোঝা গবেষক এবং প্রকৌশলীদের তাদের নির্দিষ্ট চাহিদার জন্য সঠিক প্রযুক্তি নির্বাচন করতে সাহায্য করে, যা তাদের বৈজ্ঞানিক বা শিল্প প্রয়োগে সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে।
প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
আমার কখন সিসিডি সেন্সর নির্বাচন করা উচিত?
দশ বছর আগের তুলনায় আজ সিসিডি সেন্সর অনেক কম দেখা যায়, কারণ সিএমওএস প্রযুক্তি তাদের কম অন্ধকার বর্তমান কর্মক্ষমতাকেও দখল করতে শুরু করে। যাইহোক, এমন কিছু অ্যাপ্লিকেশন সর্বদা থাকবে যেখানে তাদের কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যের সমন্বয় - যেমন উচ্চতর চিত্রের গুণমান, কম শব্দ এবং উচ্চ সংবেদনশীলতা - একটি সুবিধা প্রদান করে।
বৈজ্ঞানিক ক্যামেরা কেন শীতল সিসিডি সেন্সর ব্যবহার করে?
ছবি তোলার সময় শীতলকরণ তাপীয় শব্দ কমায়, ছবির স্বচ্ছতা এবং সংবেদনশীলতা উন্নত করে। এটি বিশেষ করে কম আলো এবং দীর্ঘ-এক্সপোজার বৈজ্ঞানিক ইমেজিংয়ের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, যে কারণে অনেক উচ্চ-মানেরবৈজ্ঞানিক ক্যামেরাআরও পরিষ্কার, আরও সঠিক ফলাফলের জন্য ঠান্ডা সিসিডির উপর নির্ভর করুন।
CCD এবং EMCCD সেন্সরে ওভারল্যাপ মোড কী এবং এটি কীভাবে ক্যামেরার কর্মক্ষমতা উন্নত করে?
CCD এবং EMCCD সেন্সরগুলি সাধারণত 'ওভারল্যাপ মোড' করতে সক্ষম। গ্লোবাল শাটার ক্যামেরার ক্ষেত্রে, এটি পরবর্তী ফ্রেমের এক্সপোজারের সময় পূর্ববর্তী ফ্রেমটি পড়ার ক্ষমতাকে বোঝায়। এর ফলে একটি উচ্চ (প্রায় ১০০%) ডিউটি চক্র তৈরি হয়, যার অর্থ হল ফ্রেমগুলিকে আলোর সংস্পর্শে না এনে ন্যূনতম সময় নষ্ট হয় এবং ফলস্বরূপ ফ্রেমের হার বেশি হয়।
দ্রষ্টব্য: রোলিং শাটার সেন্সরের জন্য ওভারল্যাপ মোডের আলাদা অর্থ রয়েছে।
রোলিং শাটার সম্পর্কে আরও জানতে চাইলে, অনুগ্রহ করে ক্লিক করুন:
রোলিং শাটার কন্ট্রোল মোড কীভাবে কাজ করে এবং কীভাবে এটি ব্যবহার করবেন
টুকসেন ফোটোনিক্স কোং লিমিটেড সর্বস্বত্ব সংরক্ষিত। উদ্ধৃতি দেওয়ার সময়, অনুগ্রহ করে উৎসটি স্বীকার করুন:www.tucsen.com