25/08/05Soti nan telefòn entelijan rive nan enstriman syantifik, detèktè imaj yo nan kè teknoloji vizyèl jodi a. Pami sa yo, detèktè CMOS yo vin fòs dominan an, ki alimente tout bagay soti nan foto chak jou rive nan mikwoskopi avanse ak enspeksyon semi-kondiktè.
Teknoloji 'Complementary Metal Oxide Semiconductor' (CMOS) se yon achitekti elektwonik ak yon seri teknoloji pwosesis fabrikasyon ki gen aplikasyon laj anpil. Anfèt, nou ka di teknoloji CMOS la se baz epòk dijital modèn nan.
Ki sa ki yon Capteur CMOS?
Capteur imaj CMOS (CIS) yo itilize pixel aktif, sa vle di itilizasyon twa oswa plis tranzistò nan chak pixel kamera a. Pixel CCD ak EMCCD yo pa gen tranzistò.
Tranzistò ki nan chak pixel pèmèt pixel "aktif" sa yo kontwole, siyal yo anplifye atravè tranzistò "efè chan", epi done yo jwenn aksè, tout bagay sa yo an paralèl. Olye de yon sèl chemen lekti pou yon detèktè konplè oswa yon fraksyon enpòtan nan yon detèktè, yonKamera CMOSgen ladan omwen yon ranje konplè ADC lekti, youn (oswa plis) ADC pou chak kolòn nan detèktè a. Chak nan sa yo ka li valè kolòn yo an menm tan. Anplis, detèktè 'pixel aktif' sa yo konpatib ak lojik dijital CMOS, sa ki ogmante potansyèl fonksyonalite detèktè a.
Ansanm, kalite sa yo bay detèktè CMOS yo vitès yo. Men, gras a ogmantasyon paralelis sa a, ADC endividyèl yo kapab pran plis tan pou mezire siyal detekte yo avèk plis presizyon. Tan konvèsyon ki pi long sa yo pèmèt yon operasyon ki gen anpil ti bri, menm pou pi gwo kantite pixel. Gras a sa, ak lòt inovasyon, bri lekti detèktè CMOS yo gen tandans rive jiska 5 fwa - 10 fwa pi ba pase bri lekti CCD yo.
Kamera CMOS syantifik modèn (sCMOS) yo se yon sou-tip espesyalize nan CMOS ki fèt pou imaj ki gen ti bri ak gwo vitès nan aplikasyon rechèch.
Kijan Capteur CMOS yo Fonksyone? (Ki gen ladan Rolling vs Global Shutter)
Fonksyònman yon detèktè CMOS tipik montre nan figi a epi li dekri anba a. Remake byen ke akòz diferans operasyonèl ki anba yo, moman ak operasyon ekspozisyon an ap diferan pou kamera CMOS global yo kont kamera rolling shutter yo.
Figi: Pwosesis lekti pou Capteur CMOS la
REMAKPwosesis lekti pou kamera CMOS yo diferan ant kamera 'rolling shutter' ak 'global shutter', jan sa diskite nan tèks la. Nan toulede ka yo, chak pixel gen yon kondansateur ak yon anplifikatè ki pwodui yon vòltaj ki baze sou kantite fotoelektwon detekte a. Pou chak ranje, vòltaj yo pou chak kolòn yo mezire an menm tan pa konvètisè analòg-dijital kolòn yo.
Vole Woulant
1. Pou yon detèktè CMOS ak obturateur woule, kòmanse nan ranje ki anlè a (oswa nan sant la pou kamera ak detèktè divize), retire chaj la nan ranje a pou kòmanse ekspozisyon ranje sa a.
2. Apre 'tan liy' lan fin pase (jeneralman 5-20 μs), ale nan pwochen ranje a epi repete depi etap 1, jiskaske tout detèktè a ekspoze.
3. Pou chak ranje, chaj yo akimile pandan ekspozisyon an, jiskaske ranje sa a fini tan ekspozisyon li. Premye ranje ki kòmanse a ap fini an premye.
4. Yon fwa ekspozisyon an fini pou yon ranje, transfere chaj yo nan kondansateur lekti a ak anplifikatè a.
5. Apre sa, yo konekte vòltaj ki nan chak anplifikatè nan ranje sa a ak ADC kolòn nan, epi yo mezire siyal la pou chak pixel nan ranje a.
6. Operasyon lekti ak reyinisyalizasyon an ap pran 'tan liy' pou fini, apre sa pwochen ranje pou kòmanse ekspozisyon an ap rive nan fen tan ekspozisyon li, epi pwosesis la ap repete depi etap 4.
7. Kou lekti a fini pou ranje anwo a, depi ranje anba a kòmanse ekspoze imaj aktyèl la, ranje anwo a ka kòmanse ekspozisyon imaj kap vini an (mòd sipèpoze). Si tan ekspozisyon an pi kout pase tan imaj la, ranje anwo a dwe tann ranje anba a kòmanse ekspozisyon an. Ekspozisyon ki pi kout posib la se tipikman yon tan liy.
Kamera CMOS refwadi FL 26BW Tucsen an, prezante detèktè Sony IMX533 la, itilize teknoloji obturateur woule sa a.
Vole mondyal
1. Pou kòmanse akizisyon an, chaj la efase an menm tan nan tout detèktè a (reyajisteman global piksèl la).
2. Chaj akimile pandan ekspozisyon.
3. Nan fen ekspozisyon an, chaj yo kolekte yo deplase nan yon twou maske nan chak pixel, kote yo ka tann lekti san yo pa konte nouvo foton detekte yo. Gen kèk kamera ki deplase chaj yo nan kondansateur pixel la nan etap sa a.
4. Avèk chaj detekte yo ki estoke nan zòn maske chak pixel la, zòn aktif pixel la ka kòmanse ekspozisyon pwochen imaj la (mòd sipèpoze).
5. Pwosesis lekti nan zòn maske a ap dewoule menm jan ak pou detèktè volet woule yo: Yon ranje alafwa, soti nan tèt detèktè a, chaj yo transfere soti nan pi maske a rive nan kondansateur lekti a ak anplifikatè a.
6. Vòltaj ki nan chak anplifikatè nan ranje sa a konekte ak ADC kolòn nan, epi siyal la mezire pou chak pixel nan ranje a.
7. Operasyon lekti ak reyinisyalizasyon an ap pran 'tan liy' pou fini, apre sa pwosesis la ap repete pou pwochen ranje a nan etap 5 la.
8. Yon fwa tout ranje yo fin li, kamera a pare pou li pwochen imaj la, epi ou ka repete pwosesis la depi etap 2, oubyen etap 3 si tan ekspozisyon an deja fini.
Kamera Libra 3412M Mono sCMOS Tucsen anitilize teknoloji obturateur mondyal, sa ki pèmèt kaptire echantiyon k ap deplase yo byen klè e rapidman.
Avantaj ak dezavantaj detèktè CMOS yo
Avantaj
● Pi gwo vitèsDetèktè CMOS yo tipikman 1 a 2 lòd mayitid pi rapid nan debi done pase detèktè CCD oswa EMCCD.
● Pi gwo detèktèYon debi done ki pi rapid pèmèt pi gwo kantite pixel ak pi gwo chan vizyon, jiska plizyè dizèn oswa plizyè santèn megapiksèl.
● Bri ki baGen kèk detèktè CMOS ki ka gen yon bri lekti osi ba ke 0.25e-, rivalize ak EMCCD yo san yo pa bezwen miltiplikasyon chaj ki ajoute sous bri adisyonèl.
● Fleksibilite gwosè pixelCapteur kamera pou konsomatè yo ak pou telefòn entelijan yo diminye gwosè pixel yo rive nan apeprè 1 μm, epi kamera syantifik ki gen yon gwosè pixel jiska 11 μm yo komen, epi jiska 16 μm disponib.
● Konsomasyon enèji ki pi baLefèt ke kamera CMOS yo pa konsome anpil enèji pèmèt yo itilize nan yon pi gwo varyete aplikasyon syantifik ak endistriyèl.
● Pri ak dire laviKamera CMOS ki pa chè yo tipikman sanble oswa mwens chè ak kamera CCD yo, epi kamera CMOS ki pi chè yo pi bon mache pase kamera EMCCD yo. Dire lavi sèvis yo ta dwe depase anpil yon kamera EMCCD.
Dezavantaj
● Vole wouleMajorite kamera CMOS syantifik yo gen yon obturateur woule, sa ki ka ajoute konpleksite nan travay eksperimantal yo oswa elimine kèk aplikasyon.
● Pi gwo lajan nwat: Pifò kamera CMOS yo gen yon kouran nwa ki pi wo pase detèktè CCD ak EMCCD, pafwa yo entwodui yon bri siyifikatif sou ekspozisyon long (> 1 segonn).
Ki kote yo itilize detèktè CMOS yo jodi a
Gras a adaptabilite yo, detèktè CMOS yo jwenn nan yon pakèt aplikasyon:
● Elektwonik pou konsomatèTelefòn entelijan, webcam, DSLR, kamera aksyon.
● Syans lavi yoPouvwa detèktè CMOS yokamera mikwoskopiyo itilize nan imaj fluoresans ak dyagnostik medikal.
● AstwonomiTeleskòp ak aparèy imaj espasyal yo souvan itilize CMOS syantifik (sCMOS) pou rezolisyon wo ak bri ki ba.
● Enspeksyon EndistriyèlEnspeksyon optik otomatik (AOI), robotik, akkamera pou enspeksyon semi-kondiktèkonte sou detèktè CMOS pou vitès ak presizyon.
● OtomobilSistèm asistans pou chofè avanse (ADAS), kamera pou vizyon dèyè ak pakin.
● Siveyans ak SekiriteSistèm deteksyon pou limyè fèb ak mouvman.
Vitès ak pri-efikasite yo fè CMOS solisyon ideyal la pou tou de itilizasyon komèsyal an gwo volim ak travay syantifik espesyalize.
Poukisa CMOS se kounye a estanda modèn nan
Chanjman soti nan CCD pou ale nan CMOS pa t rive nan yon sèl jou, men li te inevitab. Men poukisa CMOS se kounye a fondasyon endistri imajri a:
● Avantaj fabrikasyonBati sou liy fabrikasyon semi-kondiktè estanda, diminye pri epi amelyore évolutivité.
● Pwogrè PèfòmansOpsyon obturateur woule ak global, sansiblite amelyore nan fèb limyè, ak pi gwo pousantaj imaj.
● Entegrasyon ak EntèlijansCapteur CMOS yo kounye a sipòte pwosesis IA sou chip, informatique nan kwen (edge computing), ak analiz an tan reyèl.
● InovasyonKalite detèktè émergentes tankou CMOS anpile, detèktè imaj kwanta, ak detèktè koube yo bati sou platfòm CMOS.
Soti nan smartphones rive nankamera syantifik, CMOS te pwouve li adaptab, pwisan, epi pare pou lavni.
Konklizyon
Detèktè CMOS yo evolye pou yo vin estanda modèn pou pifò aplikasyon imajri, gras a balans pèfòmans, efikasite ak pri yo. Kit se pou kaptire souvni chak jou oswa pou fè analiz syantifik rapid, teknoloji CMOS la se fondasyon pou mond vizyèl jodi a.
Pandan inovasyon tankou CMOS ak obturateur mondyal la ak sCMOS ap kontinye elaji kapasite teknoloji a, dominasyon li pral kontinye pou plizyè ane kap vini yo.
Kesyon yo poze souvan
Ki diferans ki genyen ant yon obturateur woule ak yon obturateur mondyal?
Yon obturateur woule li done imaj liy pa liy, sa ki ka lakòz atifak mouvman (pa egzanp, enklinasyon oswa tranbleman) lè w ap kaptire sijè k ap deplase rapidman.
Yon obturatè global kaptire tout imaj la an menm tan, sa elimine distòsyon ki soti nan mouvman. Li ideyal pou aplikasyon imaj gwo vitès tankou vizyon machin ak eksperyans syantifik.
Ki sa ki Mòd Sipèpoze CMOS Rolling Shutter la?
Pou kamera CMOS ak obturateur woule, nan mòd sipèpoze, ekspozisyon pwochen imaj la ka kòmanse anvan imaj aktyèl la fini nèt, sa ki pèmèt pi gwo vitès imaj. Sa posib paske ekspozisyon ak lekti chak ranje yo fèt yon fason diferan nan tan.
Mòd sa a itil nan aplikasyon kote vitès imaj maksimòm ak débit enpòtan anpil, tankou nan enspeksyon gwo vitès oswa swivi an tan reyèl. Sepandan, li ka ogmante yon ti kras konpleksite distribisyon tan ak senkronizasyon an.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Tout dwa rezève. Lè w ap site, tanpri bay non sous la:www.tucsen.com
