25/07/31Ged a tha mothachairean CMOS a’ faighinn làmh an uachdair air ìomhaighean saidheansail agus luchd-cleachdaidh ann an 2025, cha robh seo fìor an-còmhnaidh.
Tha CCD a’ seasamh airson ‘Charge-Coupled Device’, agus b’ e mothachairean CCD na mothachairean camara didseatach tùsail, a chaidh a leasachadh an toiseach ann an 1970. Bha camarathan stèidhichte air CCD agus EMCCD air am moladh gu cumanta airson tagraidhean saidheansail suas gu dìreach beagan bhliadhnaichean air ais. Tha an dà theicneòlas fhathast beò an-diugh, ged a tha na cleachdaidhean aca air fàs gu bhith nan rud sònraichte.
Tha an ìre leasachaidh is leasachaidh air mothachairean CMOS a’ sìor dhol am meud. Tha an diofar eadar na teicneòlasan seo gu ìre mhòr anns an dòigh anns a bheil iad a’ giullachd agus a’ leughadh a-mach cosgais dealain a chaidh a lorg.
Dè a th' ann an mothachaire CCD?
'S e seòrsa de sensor ìomhaigh a th' ann an sensor CCD a thathas a' cleachdadh gus solas a ghlacadh agus a thionndadh gu comharran didseatach. Tha e air a dhèanamh suas de shreath de piogsail mothachail air solas a bhios a' tional fotonan agus gan tionndadh gu cosgaisean dealain.
Tha trì diofaran cudromach eadar leughadh mothachaidh CCD agus leughadh CMOS:
● Gluasad CosgaisThèid foto-electronan a chaidh a ghlacadh a ghluasad gu electrostatach piogsail gu piogsail thairis air an sensor gu raon leughaidh aig a’ bhonn.
● Inneal-leughaidhAn àite sreath slàn de thionndaidhean analogach gu didseatach (ADCn) ag obair aig an aon àm, bidh CCDn a’ cleachdadh dìreach aon no dhà ADC (no uaireannan barrachd) a leughas piogsail ann an sreath.
Suidheachadh Comharaiche agus Amplifier: An àite comharaichean agus amplifiers anns gach piogsail, tha aon chomharaiche agus amplifier aig gach ADC.
Ciamar a tha mothachaire CCD ag obair?
Seo mar a bhios mothachaire CCD ag obair gus ìomhaigh fhaighinn agus a phròiseasadh:
Figear: Pròiseas leughaidh airson mothachaire CCD
Aig deireadh an nochdaidh, bidh mothachairean CCD an toiseach a’ gluasad nan cosgaisean a chaidh a chruinneachadh gu taobh a-staigh raon stòraidh masgaichte taobh a-staigh gach piogsail (nach eil air a shealltainn). An uairsin, aon sreath aig aon àm, thèid na cosgaisean a ghluasad gu clàr leughaidh. Aon cholbh aig aon àm, thèid na cosgaisean taobh a-staigh a’ chlàir leughaidh a leughadh a-mach.
1. Glanadh CosgaisGus an togail a thòiseachadh, thèid an cosgais a ghlanadh aig an aon àm bhon sensor gu lèir (còmhla cruinneil).
2. Cruinneachadh CosgaisCruinnicheas cosgais rè nochdadh.
3. Stòradh CosgaisAig deireadh an nochdaidh, thèid na cosgaisean a chaidh a chruinneachadh a ghluasad gu raon masgaichte taobh a-staigh gach piogsail (ris an canar CCD gluasaid eadar-loidhne), far am faod iad feitheamh ri leughadh gun fotonan ùra a chaidh a lorg a bhith air an cunntadh.
4. Nochdadh an ath fhrèamLeis na cosgaisean a chaidh a lorg air an stòradh anns an raon masgaichte de piogsail, faodaidh an raon gnìomhach de piogsail tòiseachadh air foillseachadh an ath fhrèam (modh for-chòmhdach).
5. Leughadh sreathmhorAon sreath aig aon àm, thèid cosgaisean bho gach sreath den fhrèam chrìochnaichte a ghluasad a-steach do 'chlàr leughaidh'.
6. Leughadh DeireannachAon cholbh aig aon àm, thèid cosgaisean bho gach piogsail a ghluasad a-steach don nód leughaidh airson an leughadh aig an ADC.
7. Ath-aithrisBidh am pròiseas seo ag ath-aithris gus an tèid na cosgaisean a chaidh a lorg anns a h-uile piogsail a chunntadh.
Tha an cnap-starra seo, air adhbhrachadh le bhith a’ leughadh a h-uile cosgais a lorgar le àireamh bheag (uaireannan aon) de phuingean leughaidh, ag adhbhrachadh cuingealachaidhean mòra ann an toradh dàta mothachairean CCD an taca ri CMOS.
Buannachdan agus Eas-bhuannachdan mothachairean CCD
| Buannachdan | Eas-bhuannachdan |
| Sruth Dorcha Ìosal Mar as trice ~0.001 e⁻/p/s nuair a thèid fhuarachadh. | Astar cuibhrichte Toradh àbhaisteach ~20 MP/s — mòran nas slaodaiche na CMOS. |
| Tha Cosgaisean Binning On-Pixel air an cur ri chèile mus tèid an leughadh a-mach, a’ lughdachadh fuaim. | Tha fuaim leughaidh àrd 5–10 e⁻ cumanta air sgàth leughadh ADC aon-phuinge. |
| Còmhdach Cruinneil Fìor chòmhdach cruinneil no faisg air cruinneil ann an CCDan eadar-loidhne/gluasaid-frèam. | Chan urrainn dha meudan piogsail nas motha a bhith co-ionnan ris an ìre bheag a tha CMOS a’ tabhann. |
| Aonfhoirmeachd ìomhaigh àrd. Sàr-mhath airson ìomhaighean cainneachdail. | Caitheamh Cumhachd Àrd Feumaidh barrachd cumhachd airson gluasad cosgais agus leughadh a-mach. |
Buannachdan mothachaidh CCD
● Sruth dorcha ìosalMar theicneòlas nàdarrach, bidh sruth dorcha glè ìosal aig mothachairean CCD, mar as trice timcheall air 0.001 e-/p/s nuair a bhios iad air fhuarachadh.
● Binning 'Air-phiogsail'Nuair a bhios iad gan binadh, bidh CCDan a’ cur cosgaisean ris mus tèid an leughadh a-mach, chan ann às a dhèidh, agus mar sin chan eil fuaim leughaidh a bharrachd air a thoirt a-steach. Bidh sruth dorcha ag àrdachadh, ach mar a chaidh a ràdh gu h-àrd, mar as trice bidh seo glè ìosal.
● Còmhdach CruinneilBidh mothachairean CCD 'Eadar-loidhne' ag obair le còmhlachan cruinneil fìor. Bidh mothachairean CCD 'Gluasad Frèam' a’ cleachdadh còmhlachan 'leth-chruinneil' (faic roinn 'Masked' de Fhigear 45) – chan eil am pròiseas gluasaid frèam gus tòiseachadh is crìochnachadh an nochdaidh gu tur aig an aon àm, ach mar as trice bheir e timcheall air 1-10 microdiogan. Bidh cuid de CCDn a’ cleachdadh còmhlachan meacanaigeach.
Eas-bhuannachdan mothachairean CCD
● Astar CuibhrichteFaodaidh an toradh dàta àbhaisteach ann am piogsail gach diog a bhith timcheall air 20 Megapixel gach diog (MP/s), co-ionann ri ìomhaigh 4 MP aig 5 fps. Tha seo timcheall air 20 uair nas slaodaiche na CMOS co-ionann, agus co-dhiù 100 uair nas slaodaiche na CMOS àrd-astar.
● Fuaim Leughaidh ÀrdTha fuaim leughaidh ann an CCDan àrd, gu ìre mhòr air sgàth 's gum feumar an ADC(an) a ruith aig ìre àrd gus astar camara a ghabhas cleachdadh a choileanadh. Tha 5 gu 10 e- cumanta airson camarathan CCD àrd-inbhe.
● Piogsail nas mothaAirson mòran thagraidhean, tha buannachdan ann am piogsail nas lugha. Leigidh ailtireachd CMOS àbhaisteach le meudan piogsail as lugha nas lugha na CCD.
● Caitheamh Cumhachd ÀrdTha na riatanasan cumhachd airson mothachairean CCD a ruith mòran nas àirde na CMOS.
Cleachdaidhean mothachairean CCD ann an ìomhaighean saidheansail
Ged a tha teicneòlas CMOS air fàs mòr-chòrdte, tha mothachairean CCD fhathast air an cleachdadh ann an cuid de thagraidhean ìomhaighean saidheansail far a bheil càileachd ìomhaigh, cugallachd agus cunbhalachd air leth cudromach. Tha an comas nas fheàrr aca comharran solais ìosal a ghlacadh le glè bheag de fhuaim gan dèanamh freagarrach airson tagraidhean mionaideach.
Reul-eòlas
Tha mothachairean CCD deatamach ann an ìomhaighean reul-eòlais air sgàth 's gu bheil iad comasach air solas lag a ghlacadh bho rionnagan is reul-chriosan fad às. Tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an ionadan-amhairc agus ann an reul-eòlas neo-dhreuchdail adhartach airson astrophotography le foillseachadh fada, a’ lìbhrigeadh ìomhaighean soilleir, mionaideach.
Mìcrosgopaidh agus Saidheansan Beatha
Ann an saidheansan beatha, thathas a’ cleachdadh mothachairean CCD gus comharran fluorescence lag no structaran ceallach seòlta a ghlacadh. Tha an cugallachd agus an aonfhoirmeachd àrd gan dèanamh foirfe airson tagraidhean leithid maicreasgopaidh fluorescence, ìomhaighean cealla beò, agus paiteòlas didseatach. Tha am freagairt solais loidhneach aca a’ dèanamh cinnteach à mion-sgrùdadh cainneachdail ceart.
Sgrùdadh leth-sheoltairean
Tha mothachairean CCD deatamach ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh, gu h-àraidh airson sgrùdadh wafers. Tha an rùn àrd agus càileachd ìomhaighean cunbhalach aca riatanach airson lochdan meanbh-sgèile a chomharrachadh ann an sliseagan, a’ dèanamh cinnteach à cruinneas a tha a dhìth ann an cinneasachadh leth-chonnsachaidh.
X-ghath agus Ìomhaighean Saidheansail
Bithear a’ cleachdadh mothachairean CCD ann an siostaman lorg X-ghathan agus ann an tagraidhean ìomhaighean sònraichte eile cuideachd. Tha an comas co-mheasan àrda comharra-gu-fuaim a chumail suas, gu h-àraidh nuair a thèid an fhuarachadh, deatamach airson ìomhaighean soilleir ann an suidheachaidhean dùbhlanach leithid criostalagrafaidheachd, mion-sgrùdadh stuthan, agus deuchainnean neo-sgriosail.
A bheil mothachairean CCD fhathast buntainneach an-diugh?
Camara CCD Tucsen H-694 & 674
A dh’aindeoin leasachadh luath teicneòlas CMOS, tha mothachairean CCD fada bho bhith seann-fhasanta. Tha iad fhathast nan roghainn as fheàrr ann an gnìomhan ìomhaighean le solas glè ìosal agus mionaideachd àrd, far a bheil càileachd ìomhaigh agus feartan fuaim gun choimeas deatamach. Ann an raointean leithid reul-eòlas fànais dhomhainn no maicreasgopaidh fluorescence adhartach, bidh camarathan CCD gu tric a’ dèanamh nas fheàrr na mòran roghainnean CMOS eile.
Le bhith a’ tuigsinn neartan agus laigsean mothachairean CCD, bidh luchd-rannsachaidh agus innleadairean a’ cuideachadh le bhith a’ taghadh an teicneòlais cheart airson an fheumalachdan sònraichte, a’ dèanamh cinnteach à coileanadh as fheàrr nan tagraidhean saidheansail no gnìomhachais.
Ceistean Cumanta
Cuin a bu chòir dhomh mothachaire CCD a thaghadh?
Tha mothachairean CCD tòrr nas ainneimhe an-diugh na bha iad deich bliadhna air ais, leis gu bheil teicneòlas CMOS a’ tòiseachadh a’ toirt buaidh air an coileanadh ìosal ann an sruth dorcha. Ach, bidh tagraidhean ann an-còmhnaidh far am bi an cothlamadh de fheartan coileanaidh aca - leithid càileachd ìomhaigh nas fheàrr, fuaim ìosal, agus cugallachd àrd - a’ toirt buannachd.
Carson a bhios camarathan saidheansail a’ cleachdadh mothachairean CCD fuarach?
Bidh fuarachadh a’ lughdachadh fuaim teirmeach rè glacadh ìomhaighean, a’ leasachadh soilleireachd agus cugallachd an ìomhaigh. Tha seo gu sònraichte cudromach airson ìomhaighean saidheansail ann an solas ìosal agus fosglaidh fhada, agus is e sin as coireach gu bheil mòran de thoraidhean àrd-inbhe a’ cleachdadh innealan.camarathan saidheansailCleachd CCDan fuaraichte airson toraidhean nas glaine agus nas cruinne.
Dè a th’ ann am modh for-tharraing ann an mothachairean CCD agus EMCCD, agus ciamar a leasaicheas e coileanadh camara?
Mar as trice bidh mothachairean CCD agus EMCCD comasach air 'modh for-chòmhdach'. Airson camarathan còmhlachan cruinneil, tha seo a’ toirt iomradh air a’ chomas am frèam roimhe a leughadh a-mach fhad ‘s a tha am frèam a leanas air a nochdadh. Tha seo a’ leantainn gu cearcall dleastanais àrd (cha mhòr 100%), a’ ciallachadh nach eil mòran ùine air a chaitheamh gun fhrèamaichean a nochdadh do sholas, agus mar sin ìrean frèam nas àirde.
Nota: Tha brìgh eadar-dhealaichte aig modh for-chòmhdach airson mothachairean còmhlachan rollaidh.
Ma tha thu airson barrachd ionnsachadh mu chòmhlaichean rollaidh, cliog air:
Mar a tha Modh Smachd Rolling Shutter ag Obrachadh agus Mar a chleachdas tu e
Tucsen Photonics Co., Ltd. Gach còir glèidhte. Nuair a bhios tu a’ toirt iomradh, feuch an cuir thu an stòr an cèill:www.tucsen.com
