25/08/05Mai nā smartphones a hiki i nā mea hana ʻepekema, ʻo nā mea ʻike kiʻi i ka puʻuwai o ka ʻenehana ʻike maka. Ma waena o kēia mau mea, ua lilo nā mea naʻau CMOS i mea ikaika nui, e mana ana i nā mea āpau mai nā kiʻi o kēlā me kēia lā a hiki i ka microscopy kiʻekiʻe a me ka nānā semiconductor.
ʻO ka ʻenehana 'Complementary Metal Oxide Semiconductor' (CMOS) kahi hoʻolālā uila a hoʻonohonoho ʻia o nā ʻenehana kaʻina hana ʻenehana nona nā noi ākea ākea. ʻOiaʻiʻo, hiki ke ʻōlelo ʻia ka ʻenehana CMOS e kākoʻo i ka makahiki kamepiula hou.
He aha ka CMOS Sensor?
Hoʻohana nā mea ʻike kiʻi CMOS (CIS) i nā pika ikaika, ʻo ia hoʻi ka hoʻohana ʻana i ʻekolu a ʻoi aʻe transistors i kēlā me kēia pika o ke kāmela. ʻAʻole loaʻa nā transistors i nā pika CCD a me EMCCD.
Hiki i nā transistors i kēlā me kēia pika ke ho'omalu i kēia mau pika 'active', ho'onui 'ia nā hō'ailona ma o nā transistors 'field effect', a loa'a kā lākou 'ikepili i ka like. Ma kahi o kahi ala heluhelu hoʻokahi no kahi mea ʻike holoʻokoʻa a i ʻole kahi hapa nui o kahi ʻike, apahupaʻikiʻi CMOSaia ma kahi o hoʻokahi lālani holoʻokoʻa o nā ADC heluhelu, hoʻokahi (a ʻoi aku paha) ADC no kēlā me kēia kolamu o ka mea ʻike. Hiki i kēlā me kēia o lākou ke heluhelu i ka waiwai o ko lākou kolamu i ka manawa like. Eia hou, ua kūpono kēia mau mea 'ike kikohoʻe' me CMOS digital logic, e hoʻonui ana i ka hiki ke hana.
Hoʻohui, hāʻawi kēia mau ʻano i nā sensor CMOS i ko lākou wikiwiki. Eia naʻe, mahalo i kēia piʻi ʻana o ka parallelism, hiki i kēlā me kēia ADC ke lōʻihi e ana i kā lākou mau hōʻailona ʻike ʻia me ka pololei. ʻO kēia mau manawa hoʻololi lōʻihi e ʻae i ka hana haʻahaʻa haʻahaʻa, ʻoiai no nā helu pixel kiʻekiʻe. Mahalo i kēia, a me nā mea hou aʻe, ʻoi aku ka nui o ka leo heluhelu o nā sensor CMOS e like me 5x - 10x haʻahaʻa ma mua o nā CCD.
ʻO nā kāmeʻa CMOS ʻepekema hou (sCMOS) kahi subtype kūikawā o CMOS i hoʻolālā ʻia no ka haʻahaʻa haʻahaʻa a me ka wikiwiki wikiwiki i nā noi noiʻi.
Pehea e hana ai nā CMOS Sensors? (Me ka Rolling vs Global Shutter)
Hōʻike ʻia ka hana o kahi sensor CMOS maʻamau i ke kiʻi a i wehewehe ʻia ma lalo nei. E hoʻomaopopo ma muli o nā ʻokoʻa hana ma lalo nei, ʻokoʻa ka manawa a me ka hana o ka hoʻolaha ʻana no nā kiʻi kamepiula CMOS puni honua versus rolling shutter.
Kiʻi: Heluhelu kaʻina no ka CMOS sensor
HOOLAHA: He ʻokoʻa ke kaʻina hana heluhelu no nā kāmeʻa CMOS ma waena o nā kāmela 'rolling shutter' a me 'global shutter', e like me ka mea i kūkākūkā ʻia ma ka kikokikona. I kēlā me kēia hihia, loaʻa i kēlā me kēia pika ka capacitor a me ka amplifier e hoʻopuka i ka volta e pili ana i ka helu photoelectron i ʻike ʻia. No kēlā me kēia lālani, ua ana ʻia nā volt no kēlā me kēia kolamu i ka manawa like e ke kolamu analogue i nā mea hoʻololi kikohoʻe.
Paʻa Paʻa
1. No ka mea ʻike CMOS pani pani, e hoʻomaka ana ma ka lālani luna (a i ʻole ke kikowaena no nā pahu kiʻi splitsensor), e hoʻomaʻemaʻe i ka hoʻopiʻi mai ka lālani e hoʻomaka i ka ʻike ʻana o kēlā lālani.
2. Ma hope o ka hala ʻana o ka 'manawa laina' (maʻamau 5-20 μs), neʻe i ka lālani aʻe a hana hou mai ka ʻanuʻu 1, a hiki i ka ʻike ʻana o ka mea ʻike holoʻokoʻa.
3. No kēlā me kēia lālani, hōʻiliʻili nā uku i ka wā o ka hoʻolaha ʻana, a hiki i ka pau ʻana o kēlā lālani i kona manawa hōʻike. E hoʻopau mua ka lālani mua e hoʻomaka ai.
4. I ka pau ana o ka hoolaha ana no kekahi lalani, e hooili i na uku i ka capacitor heluhelu a me ka mea hoonui.
5. Hoʻopili ʻia ka volta o kēlā me kēia mea hoʻonui i kēlā lālani i ke kolamu ADC, a ua ana ʻia ka hōʻailona no kēlā me kēia pika o ka lālani.
6. ʻO ka heluhelu ʻana a me ka hoʻoponopono hou ʻana e lawe i ka 'manawa laina' e hoʻopau, a ma hope o ka lālani aʻe e hoʻomaka ai i ka hoʻolaha ʻana e hiki i ka hopena o kona manawa hōʻike, a ua hana hou ʻia ke kaʻina hana mai ka ʻanuʻu 4.
7. Ke pau ka heluhelu ʻana no ka lālani luna, inā ua hoʻomaka ka lālani lalo e hōʻike i ke kiʻi o kēia manawa, hiki i ka lālani luna ke hoʻomaka i ka hōʻike ʻana i ke kiʻi aʻe (mode overlap). Inā ʻoi aku ka pōkole o ka manawa hōʻike ma mua o ka manawa kiʻi, pono ka lālani luna e kali i ka lālani lalo e hoʻomaka i ka ʻike. ʻO ka hōʻike pōkole hiki ke hiki ke hoʻokahi laina manawa.
ʻO Tucsen's FL 26BW Hoʻoluʻu CMOS Camera, e hōʻike ana i ka sensor Sony IMX533, hoʻohana i kēia ʻenehana pani pani.
Puka honua
1. No ka hoʻomaka ʻana i ka loaʻa ʻana, hoʻomaʻemaʻe ʻia ka uku mai ka mea ʻike holoʻokoʻa (hoʻoponopono honua o ka pūnāwai pika).
2. Hoʻonui ka uku i ka wā e ʻike ai.
3. I ka pau ʻana o ka ʻike, hoʻoneʻe ʻia nā uku i hōʻiliʻili ʻia i kahi lua huna i loko o kēlā me kēia pika, kahi hiki iā lākou ke kali i ka heluhelu ʻana me ka helu ʻole ʻia o nā photons hou. Ke hoʻoneʻe nei kekahi mau kiʻi paʻi kiʻi i ka capacitor pixel i kēia manawa.
4. Me nā koina i ʻike ʻia i mālama ʻia ma ka ʻāpana huna o kēlā me kēia pika, hiki i ka wahi hana o ka pika ke hoʻomaka i ka ʻike ʻana i ke kiʻi aʻe (mode overlap).
5. Hoʻomaka ke kaʻina o ka heluhelu ʻana mai ka ʻāpana i uhi ʻia e like me nā mea ʻike pani pani: Hoʻokahi lālani i ka manawa, mai luna o ka mea ʻike, ua hoʻoili ʻia nā uku mai ka pūnāwai masked i ka capacitor heluhelu a me ka amplifier.
6. Hoʻopili ʻia ka volta o kēlā me kēia mea hoʻonui i kēlā lālani i ke kolamu ADC, a ua ana ʻia ka hōʻailona no kēlā me kēia pika o ka lālani.
7. ʻO ka heluhelu ʻana a me ka hana hou ʻana e hoʻopau i ka 'manawa laina', a laila e hana hou ke kaʻina no ka lālani aʻe mai ka ʻanuʻu 5.
8. Ke heluhelu ʻia nā lālani a pau, mākaukau ka pahupaʻikiʻi e heluhelu i ke kiʻi aʻe, a hiki ke hana hou ʻia ke kaʻina hana mai ka ʻanuʻu 2, a i ʻole ka pae 3 inā ua hala ka manawa hoʻolaha.
ʻO Tucsen's Libra 3412M Mono sCMOS Camerahoʻohana i ka ʻenehana pani pani honua, e hiki ai i ka hopu ʻana a me ka wikiwiki o nā laʻana neʻe.
ʻO nā pono a me nā pōʻino o nā CMOS Sensors
Pono
● ʻOi aku ka wikiwiki: ʻOi aku ka wikiwiki o nā mea ʻike CMOS ma mua o nā mea ʻike CCD a i ʻole EMCCD.
● Nā mea ʻike nui: ʻO ka wikiwiki o ka ʻikepili hiki ke helu i nā pika kiʻekiʻe a me nā kahua ʻike nui aʻe, a hiki i nā ʻumi a i ʻole haneli mau megapixels.
● Haʻahaʻa haʻahaʻa: Hiki i kekahi mau mea ʻike CMOS ke heluhelu i ka leo haʻahaʻa e like me ka 0.25e-, hoʻokūkū i nā EMCCD me ka ʻole o ka hoʻonui ʻana i ka uku e hoʻohui i nā kumu walaʻau.
● Hiki ke maʻalahi ka nui Pixel: Hoʻokuʻu nā mea ʻike kiʻi kiʻi mea kūʻai a me nā kiʻi paʻi kiʻi kiʻi i ka nui pixel a hiki i ka laulā ~1 μm, a ʻo nā kiʻi kamepiula ʻepekema a hiki i ka 11 μm i ka nui pixel ka mea maʻamau, a hiki i ka 16 μm loaʻa.
● E emi iho ka mana: ʻO nā koi haʻahaʻa haʻahaʻa o nā kāmeʻa CMOS hiki iā lākou ke hoʻohana i nā ʻano like ʻole o nā noi ʻepekema a me nā ʻoihana.
● Kumu kūʻai a me ke ola: ʻO nā kiʻi kiʻi CMOS haʻahaʻa haʻahaʻa maʻamau e like a haʻahaʻa paha i ke kumu kūʻai i nā kāmera CCD, a ʻoi aku ka haʻahaʻa o nā pahu kiʻi CMOS kiʻekiʻe ma mua o nā pahu kiʻi EMCCD. ʻO ko lākou ola lawelawe i manaʻo ʻia e ʻoi aku ka nui ma mua o kahi kāmela EMCCD.
Cons
● Paʻa pani: ʻO ka hapa nui o nā kāmeʻa CMOS ʻepekema he pani paʻa, hiki ke hoʻohui i ka paʻakikī i nā kaʻina hana hoʻokolohua a i ʻole ke kāpae ʻana i kekahi mau noi.
● kiʻekiʻe kiʻekiʻe pōʻeleʻele current: ʻO ka hapa nui o nā pahupaʻikiʻi CMOS he ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka pōʻeleʻele ma mua o nā mea ʻike CCD a me EMCCD, i kekahi manawa e hoʻopuka ana i ka leo nui ma nā hōʻike lōʻihi (> 1 kekona).
Kahi e hoʻohana ʻia ai nā mea ʻike CMOS i kēia lā
Mahalo i kā lākou versatility, ʻike ʻia nā mea ʻike CMOS i kahi ʻano nui o nā noi:
● Mea Hoʻohana Electronics: Nā polokalamu kelepona, webcams, DSLRs, nā kāmeʻa hana.
● ʻIke Ola: Mana o na mea ike CMOSnā kāmeʻa microscopyhoʻohana ʻia i ka fluorescence imaging a me ka diagnostics medical.
● Astronomy: Hoʻohana pinepine nā telescopes a me nā mea kiʻi kiʻi lewa i ka CMOS ʻepekema (sCMOS) no ka hoʻonā kiʻekiʻe a me ka leo haʻahaʻa.
● Nānā Hana Hana: ʻO ka nānā ʻana i ka ʻike maka (AOI), robotics, anā kāmela no ka nānā ʻana i ka semiconductorhilinaʻi i nā mea ʻike CMOS no ka wikiwiki a me ka pololei.
● Kaʻa: Pūnaehana Kokua Keaukaha Kiʻekiʻe (ADAS), ʻike hope a me nā kāmeʻa kaʻa.
● Nānā & Palekana: Nā ʻōnaehana ʻike haʻahaʻa a me nā neʻe.
ʻO kā lākou wikiwiki a me ke kumukūʻai e hoʻolilo iā CMOS i ka hopena hele-i no ka hoʻohana ʻana i ka ʻoihana kiʻekiʻe a me ka hana ʻepekema kūikawā.
No ke aha ʻo CMOS i kēia manawa ke kūlana hou
ʻAʻole hiki ke hoʻololi mai CCD a i CMOS i ka pō, akā ʻaʻole hiki ke pale ʻia. Eia ke kumu i lilo ai ʻo CMOS i ka pōhaku kihi o ka ʻoihana kiʻi:
● Pono Hana Hana: Kūkulu ʻia ma nā laina hana semiconductor maʻamau, e hōʻemi ana i ke kumukūʻai a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka scalability.
● Loaʻa i ka hana: ʻO nā koho pani pani honua, hoʻomaikaʻi i ka ʻike haʻahaʻa haʻahaʻa, a me nā kiʻi kiʻi kiʻekiʻe.
● Hoʻohui a me ka naʻauao: Kākoʻo nā mea ʻike CMOS i kēia manawa i ka hoʻoili ʻana o AI ma luna o ka chip, ka helu ʻaoʻao, a me ka nānā ʻana i ka manawa maoli.
● Mea hou: Ua kūkulu ʻia nā ʻano mea ʻike e puka mai ana e like me CMOS i hoʻopaʻa ʻia, nā mea ʻike kiʻi quanta, a me nā mea ʻike curved ma nā kahua CMOS.
Mai nā smartphones a hiki inā kamera ʻepekema, Ua hōʻike ʻia ʻo CMOS e hiki ke hoʻololi, ikaika, a mākaukau e hiki mai ana.
Ka hopena
Ua hoʻololi ʻia nā mea ʻike CMOS i ka maʻamau o kēia manawa no ka hapa nui o nā noi kiʻi, mahalo i kā lākou kaulike o ka hana, kūpono, a me ke kumukūʻai. ʻO ka hopu ʻana i nā hoʻomanaʻo i kēlā me kēia lā a i ʻole ke alakaʻi ʻana i ka loiloi ʻepekema kiʻekiʻe, hāʻawi ka ʻenehana CMOS i ke kumu no ka honua ʻike i kēia mau lā.
Ke hoʻomau nei nā mea hou e like me CMOS shutter honua a me sCMOS i ka hoʻonui ʻana i nā hiki o ka ʻenehana, ua hoʻonohonoho ʻia kona mana e hoʻomau no nā makahiki e hiki mai ana.
FAQs
He aha ka ʻokoʻa ma waena o kahi pani ʻōwili a me kahi pani honua?
Heluhelu ʻia ka ʻikepili ʻikepili kiʻi ma kahi laina, hiki ke hana i nā kiʻi ʻoniʻoni (e laʻa, skew a wīwī paha) ke hopu ʻia nā kumuhana holo wikiwiki.
Hoʻopaʻa ka pani honua i ke kiʻi holoʻokoʻa i ka manawa like, hoʻopau i ka distortion mai ka neʻe. He kūpono ia no nā noi kiʻi kiʻi kiʻekiʻe e like me ka ʻike mīkini a me nā hoʻokolohua ʻepekema.
He aha ka Rolling Shutter CMOS Overlap Mode?
No nā kāmeʻa CMOS pani pani, ma ke ʻano overlap, hiki ke hoʻomaka ka hoʻolaha ʻana o ke kiʻi aʻe ma mua o ka pau ʻana o ka mea i kēia manawa, e ʻae ana i nā kiʻi kiʻekiʻe. Hiki nō kēia ma muli o ka hoʻokaʻawale ʻana o kēlā me kēia lālani a me ka heluhelu ʻana i ka manawa.
Pono kēia ʻano i nā noi i mea koʻikoʻi ka nui o ka frame rate a me ka throughput, e like me ka nānā ʻana i ka wikiwiki a i ʻole ka nānā ʻana i ka manawa maoli. Eia naʻe, hiki ke hoʻonui iki i ka paʻakikī o ka manawa a me ka hoʻonohonoho ʻana.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ua mālama ʻia nā kuleana āpau. Ke helu ʻana, e ʻoluʻolu e hoʻomaopopo i ke kumu:www.tucsen.com
