25/07/31Cé gur braiteoirí CMOS is mó a úsáidtear chun íomháú eolaíoch agus tomhaltóra a dhéanamh sa bhliain 2025, ní raibh sé seo amhlaidh i gcónaí.
Seasann CCD do 'Charge-Coupled Device', agus ba iad braiteoirí CCD na braiteoirí ceamara digiteacha bunaidh, a forbraíodh den chéad uair sa bhliain 1970. Moladh ceamaraí bunaithe ar CCD agus EMCCD go coitianta le haghaidh feidhmeanna eolaíochta go dtí cúpla bliain ó shin. Tá an dá theicneolaíocht fós ann inniu, cé go bhfuil a n-úsáidí ina nideoige anois.
Tá ráta feabhsúcháin agus forbartha braiteoirí CMOS ag méadú i gcónaí. Is é an difríocht idir na teicneolaíochtaí seo go príomha an chaoi a bpróiseálann agus a léann siad amach an muirear leictreonach braite.
Cad is Braiteoir CCD ann?
Is cineál braiteora íomhá é braiteoir CCD a úsáidtear chun solas a ghabháil agus é a thiontú ina chomharthaí digiteacha. Tá sraith picteilíní íogaire don solas ann a bhailíonn fótóin agus a thiontaíonn ina muirir leictreacha iad.
Tá trí bhealach shuntasacha difriúil ó léamh braiteora CCD:
● Aistriú MuirirBogtar fótaileictreoin a ghabhtar go leictreastatach picteilín go picteilín trasna an braiteora go dtí limistéar léitheoireachta ag an mbun.
● Sásra LéitheoireachtaIn ionad sraith iomlán tiontairí analógacha go digiteacha (ADCanna) ag oibriú go comhthreomhar, úsáideann CCDanna ADC amháin nó dhó (nó uaireanta níos mó) a léann picteilíní go seicheamhach.
Socrú Toilleora agus Aimplitheora: In ionad toilleoirí agus aimplitheoirí i ngach picteilín, tá toilleoir agus aimplitheoir amháin ag gach ADC.
Conas a Oibríonn Braiteoir CCD?
Seo mar a oibríonn braiteoir CCD chun íomhá a fháil agus a phróiseáil:
Fíor: Próiseas léite amach le haghaidh braiteoir CCD
Ag deireadh a nochta, bogann braiteoirí CCD na muirir bailithe ar dtús go dtí limistéar stórála masctha taobh istigh de gach picteilín (nach léirítear). Ansin, sraith amháin ag an am, bogtar na muirir isteach i gclár léite amach. Léitear amach na muirir laistigh den chlár léite amach i gcolún amháin ag an am.
1. Glanadh MuirirChun an fháil a thosú, glantar an muirear ón braiteoir iomlán ag an am céanna (cróluas domhanda).
2. Carnadh MuirirBailíonn an muirear le linn an nochta.
3. Stóráil MuirirAg deireadh an nochta, bogtar na muirir bailithe chuig limistéar masctha laistigh de gach picteilín (ar a dtugtar CCD aistrithe idirlíne), áit ar féidir leo fanacht le léamh amach gan fótóin nua braite a chomhaireamh.
4. Nochtadh an Chéad Fhráma EileAgus na muirir braite stóráilte sa limistéar masctha de phicteilíní, is féidir leis an limistéar gníomhach de phicteilíní tosú ag nochtadh an chéad fhráma eile (mód forluí).
5. Léamh SeicheamhachSraith amháin ag an am, bogtar muirir ó gach sraith den fhráma críochnaithe isteach i 'gclár léite'.
6. Léamh DeiridhColún amháin ag an am, aistrítear muirir ó gach picteilín isteach sa nód léitheoireachta le haghaidh léitheoireachta ag an ADC.
7. AthráDéantar an próiseas seo a athdhéanamh go dtí go gcomhaireamh na muirir a braitheadh i ngach picteilín.
Mar thoradh ar an bac seo, bíonn líon beag (uaireanta ceann amháin) pointí léite ag léamh na muirear braite go léir, agus bíonn teorainneacha móra ar tháirgeacht sonraí braiteoirí CCD i gcomparáid le CMOS.
Buntáistí agus Míbhuntáistí Braiteoirí CCD
| Buntáistí | Míbhuntáistí |
| Sruth Dorcha Íseal De ghnáth ~0.001 e⁻/p/s nuair a fhuaraítear é. | Luas Teoranta Tréchur tipiciúil ~20 MP/s — i bhfad níos moille ná CMOS. |
| Déantar na Muirir Binnithe Ar-Phicteil a shuimiú sula léitear amach iad, rud a laghdaíonn torann. | Is coitianta Torann Léitheoireachta Ard 5–10 e⁻ mar gheall ar léamh ADC aonphointe. |
| Cróluas Domhanda Fíor-cróluas domhanda nó beagnach domhanda i CCDanna idirlíne/aistrithe fráma. | Ní féidir le Méideanna Picteilíní Níos Mó a bheith chomh maith leis an miondealú a thairgeann CMOS. |
| Aonfhoirmeacht Íomhá Ard Den scoth le haghaidh íomháú cainníochtúil. | Tomhaltas Ardchumhachta Éilíonn sé níos mó cumhachta le haghaidh aistriú muirir agus léamh amach. |
Buntáistí Braiteoir CCD
● Sruth dorcha ísealDe ghnáth, mar theicneolaíocht, bíonn sruth dorcha an-íseal ag braiteoirí CCD, de ghnáth thart ar 0.001 e-/p/s nuair a fhuaraítear iad.
● Binnáil 'Ar an bpicteilín'Agus iad á mbinnáil, cuireann CCDanna muirir leis roimh an léamh amach, ní ina dhiaidh, rud a chiallaíonn nach dtugtar isteach aon torann breise léitheoireachta. Méadaíonn an sruth dorcha, ach mar a luadh thuas, is gnách go mbíonn sé seo an-íseal.
● Comhla DomhandaOibríonn braiteoirí CCD 'Idirlíne' le comhla domhanda fíor. Úsáideann braiteoirí CCD 'Aistriú Fráma' comhla 'leathdhomhanda' (féach réigiún 'Mascáilte' i bhFíor 45) – ní bhíonn an próiseas aistrithe fráma chun an nochtadh a thosú agus a chríochnú comhuaineach i ndáiríre, ach de ghnáth tógann sé thart ar 1-10 micrishoicind. Úsáideann roinnt CCDanna comhla meicniúil.
Míbhuntáistí Braiteoirí CCD
● Luas TeorantaIs féidir le tréchur sonraí tipiciúil i bpicteilíní in aghaidh an tsoicind a bheith thart ar 20 Meigeapicseal in aghaidh an tsoicind (MP/s), arb ionann é agus íomhá 4 MP ag 5 fps. Tá sé seo thart ar 20 uair níos moille ná CMOS coibhéiseach, agus ar a laghad 100 uair níos moille ná CMOS ardluais.
● Torann Léitheoireachta ArdTá torann léitheoireachta i CCDanna ard, den chuid is mó mar gheall ar an ngá atá ann an ADC(anna) a rith ag ráta ard chun luas ceamara inúsáidte a bhaint amach. Is gnách go mbíonn 5 go 10 e- ag ceamaraí CCD ardleibhéil.
● Picteilíní Níos MóI gcás go leor feidhmchlár, cuireann picteilíní níos lú buntáistí ar fáil. Ceadaíonn ailtireacht CMOS tipiciúil méideanna picteilíní íosta níos lú ná CCD.
● Tomhaltas ArdchumhachtaTá na riachtanais chumhachta chun braiteoirí CCD a rith i bhfad níos airde ná CMOS.
Feidhmeanna Braiteoirí CCD in Íomháú Eolaíochta
Cé go bhfuil tóir ag méadú ar theicneolaíocht CMOS, is fearr fós braiteoirí CCD in iarratais íomháithe eolaíochta áirithe ina bhfuil cáilíocht íomhá, íogaireacht agus comhsheasmhacht ríthábhachtach. A bhuíochas dá gcumas sármhaith comharthaí íseal-sholais a ghabháil le torann íosta, tá siad oiriúnach d'iarratais bheachtais.
Réalteolaíocht
Tá braiteoirí CCD ríthábhachtach in íomháú réalteolaíoch mar gheall ar a gcumas solas lag a ghabháil ó réaltaí agus réaltraí i bhfad i gcéin. Úsáidtear go forleathan iad i réadlanna agus in réalteolaíocht amaitéarach ardleibhéil le haghaidh réaltghrianghrafadóireachta fadnochta, ag seachadadh íomhánna soiléire, mionsonraithe.
Micreascópacht agus Eolaíochtaí Beatha
Sna heolaíochtaí beatha, úsáidtear braiteoirí CCD chun comharthaí fluaraiseachta laga nó struchtúir cheallacha caolchúiseacha a ghabháil. A bhuíochas dá n-íogaireacht agus a n-aonfhoirmeacht ard, tá siad foirfe d'fheidhmchláir cosúil le micreascópacht fluaraiseachta, íomháú cealla beo, agus paiteolaíocht dhigiteach. Cinntíonn a bhfreagairt líneach solais anailís chainníochtúil chruinn.
Cigireacht Leathsheoltóra
Tá braiteoirí CCD ríthábhachtach i ndéantúsaíocht leathsheoltóirí, go háirithe le haghaidh cigireachta vaiféil. Tá a n-ardtaifeach agus a gcáilíocht íomháithe chomhsheasmhach riachtanach chun lochtanna micreascála i sceallóga a aithint, rud a chinntíonn an cruinneas atá riachtanach i dtáirgeadh leathsheoltóirí.
X-gha agus Íomháú Eolaíochta
Úsáidtear braiteoirí CCD i gcórais bhrath X-gha agus i bhfeidhmeanna íomháithe speisialaithe eile freisin. Tá a gcumas cóimheasa arda comhartha-le-torann a choinneáil, go háirithe nuair a bhíonn siad fuaraithe, ríthábhachtach le haghaidh íomháú soiléir i ndálaí dúshlánacha amhail criostalagrafaíocht, anailís ábhar, agus tástáil neamh-millteach.
An bhfuil braiteoirí CCD fós ábhartha inniu?
Ceamara CCD Tucsen H-694 & 674
In ainneoin fhorbairt thapa na teicneolaíochta CMOS, tá braiteoirí CCD i bhfad ó bheith as dáta. Is rogha iontach iad fós i dtascanna íomháithe ardchruinnis agus solais thar a bheith íseal, áit a bhfuil a gcáilíocht íomhá agus a dtréithe torainn gan sárú ríthábhachtach. I réimsí cosúil le réalteolaíocht spáis dhomhain nó micreascópacht fluaraiseachta chun cinn, is minic a sháraíonn ceamaraí CCD go leor roghanna CMOS eile.
Trí thuiscint a fháil ar láidreachtaí agus laigí braiteoirí CCD, cabhraíonn sé le taighdeoirí agus innealtóirí an teicneolaíocht cheart a roghnú dá riachtanais shonracha, rud a chinntíonn feidhmíocht is fearr ina n-iarratais eolaíocha nó tionsclaíocha.
Ceisteanna Coitianta
Cathain ba chóir dom braiteoir CCD a roghnú?
Tá braiteoirí CCD i bhfad níos annamha inniu ná mar a bhí siad deich mbliana ó shin, de réir mar a thosaíonn teicneolaíocht CMOS ag cur isteach ar a bhfeidhmíocht íseal srutha dorcha fiú. Mar sin féin, beidh feidhmchláir ann i gcónaí ina soláthraíonn a meascán de shaintréithe feidhmíochta - amhail cáilíocht íomhá níos fearr, torann íseal, agus íogaireacht ard - buntáiste.
Cén fáth a n-úsáideann ceamaraí eolaíochta braiteoirí CCD fuaraithe?
Laghdaíonn fuarú torann teirmeach le linn gabháil íomhá, rud a fheabhsaíonn soiléireacht agus íogaireacht na híomhá. Tá sé seo thar a bheith tábhachtach d’íomháú eolaíoch ísealsholais agus nochtadh fada, agus is é sin an fáth go bhfuil go leor ard-deireadh ag baint úsáide asceamaraí eolaíochtabrath ar CCDanna fuaraithe le haghaidh torthaí níos glaine agus níos cruinne.
Cad is mód forluí ann i braiteoirí CCD agus EMCCD, agus conas a fheabhsaíonn sé feidhmíocht an cheamara?
De ghnáth bíonn braiteoirí CCD agus EMCCD in ann 'mód forluí' a úsáid. I gcás ceamaraí comhla domhanda, tagraíonn sé seo don chumas an fráma roimhe sin a léamh amach le linn nochtadh an chéad fhráma eile. Mar thoradh air seo bíonn timthriall dleachta ard (beagnach 100%) ann, rud a chiallaíonn nach gcaitear ach an t-am is lú gan frámaí a nochtadh don solas, agus dá bhrí sin rátaí fráma níos airde.
Nóta: Tá brí dhifriúil ag baint leis an modh forluí i gcás braiteoirí comhla rollta.
Más mian leat tuilleadh eolais a fháil faoi chomhlaí rollta, cliceáil le do thoil:
Conas a Oibríonn Mód Rialaithe Comhlaí Rollta agus Conas é a Úsáid
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gach ceart ar cosaint. Agus tú ag lua, luaigh an fhoinse le do thoil:www.tucsen.com
