25/07/31Sanajan ing taun 2025, sensor CMOS ndominasi pencitraan ilmiah lan konsumen, iki ora mesthi kedadeyan.
CCD stands for 'Charge-Coupled Device', lan sensor CCD minangka sensor kamera digital asli, pisanan dikembangake ing 1970. CCD- lan kamera basis EMCCD umume dianjurake kanggo aplikasi ilmiah nganti mung sawetara taun kepungkur. Kaloro teknologi kasebut isih urip nganti saiki, sanajan panggunaane wis dadi ceruk.
Tingkat perbaikan lan pangembangan sensor CMOS terus saya tambah. Bentenipun antarane teknologi kasebut utamane ing cara ngolah lan maca muatan elektronik sing dideteksi.
Apa Sensor CCD?
Sensor CCD minangka jinis sensor gambar sing digunakake kanggo njupuk cahya lan ngowahi dadi sinyal digital. Iki kalebu sawetara piksel sing sensitif cahya sing nglumpukake foton lan ngowahi dadi muatan listrik.
Pembaca sensor CCD beda karo CMOS kanthi telung cara sing penting:
● Transfer Biaya: Photoelectrons dijupuk sing electrostatically dipindhah piksel-kanggo-piksel tengen sensor kanggo area maca ing ngisor.
● Mekanisme Wacan: Tinimbang kabeh baris saka analog kanggo konversi digital (ADCs) operasi ing podo karo, nggunakake CCD mung siji utawa loro ADCs (utawa kadhangkala luwih) sing maca piksel sequentially.
Penempatan Kapasitor lan Amplifier: Ing panggonan kapasitor lan amplifier ing saben piksel, saben ADC duwe kapasitor lan amplifier.
Kepiye cara kerja sensor CCD?
Mangkene cara kerja sensor CCD kanggo entuk lan ngolah gambar:
Gambar: Proses maca kanggo sensor CCD
Ing pungkasan cahya, sensor CCD pisanan mindhah biaya sing diklumpukake menyang area panyimpenan sing ditutupi ing saben piksel (ora ditampilake). Banjur, saben baris, biaya dipindhah menyang daftar maca. Siji kolom saben wektu, biaya ing daftar maca diwaca.
1. Ngisi daya: Kanggo miwiti akuisisi, pangisian daya bebarengan dibusak saka kabeh sensor (rana global).
2. Akumulasi Biaya: Biaya accumulates sak cahya.
3. Ngisi daya: Ing pungkasan cahya, biaya sing diklumpukake dipindhah menyang area masked ing saben piksel (disebut CCD transfer interline), ing ngendi padha bisa ngenteni maca tanpa foton sing dideteksi anyar sing diitung.
4. Exposure saka Sabanjure Frame: Kanthi biaya sing dideteksi disimpen ing area masked piksel, area aktif piksel bisa miwiti cahya saka pigura sabanjuré (mode tumpang tindih).
5. Pembacaan urut-urutan: Siji baris ing wektu, biaya saka saben baris pigura rampung dipindhah menyang 'readout register'.
6. Wacan pungkasan: Siji kolom ing wektu, biaya saka saben piksel shuttled menyang simpul readout kanggo readout ing ADC.
7. Ambalan: Proses iki mbaleni nganti dideteksi biaya ing kabeh piksel diitung.
Kemacetan iki disebabake kabeh biaya sing dideteksi diwaca kanthi jumlah cilik (kadhangkala siji) titik maca, ndadékaké watesan sing abot ing throughput data sensor CCD dibandhingake karo CMOS.
Pros lan Cons saka Sensor CCD
| Pros | Cons |
| Arus Gelap Kurang Biasane ~0,001 e⁻/p/s nalika didinginake. | Kacepetan Terbatas throughput khas ~20 MP/s — luwih alon tinimbang CMOS. |
| Biaya Binning On-Pixel diringkes sadurunge maca, nyuda gangguan. | Dhuwur Waca Noise 5–10 e⁻ umum amarga maca ADC siji-titik. |
| Rana Global Bener rana global utawa cedhak-global ing CCD interline/frame-transfer. | Ukuran Piksel sing luwih gedhe Ora bisa cocog karo tawaran CMOS miniaturisasi. |
| Keseragaman Gambar Dhuwur Apik banget kanggo pencitraan kuantitatif. | Konsumsi Daya Dhuwur Mbutuhake daya luwih akeh kanggo ngalih lan maca. |
Pros saka Sensor CCD
● Low peteng Saiki: Minangka teknologi, sensor CCD cenderung duwe saiki peteng banget, biasane ing urutan 0,001 e- / p / s nalika digawe adhem.
● 'On-piksel' Binning: Nalika binning, CCDs nambah biaya sadurunge maca, ora sawise, tegese ora ana gangguan maca tambahan ngenalaken. Arus peteng mundhak, nanging kaya sing kasebut ing ndhuwur, iki biasane sithik banget.
● Rana Global: Sensor CCD 'Interline' beroperasi kanthi rana global sing bener. Sensor CCD 'Frame Transfer' nggunakake shutter 'setengah global' (pirsani wilayah 'Masked' ing Gambar 45) - proses transfer pigura kanggo miwiti lan mungkasi cahya ora bener-bener bebarengan, nanging biasane njupuk urutan 1-10 mikrodetik. Sawetara CCD nggunakake shuttering mekanik.
Cons saka Sensor CCD
● Kacepetan winates: throughput data khas ing piksel per detik bisa watara 20 Megapiksel per detik (MP / s), padha karo gambar 4 MP ing 5 fps. Iki kira-kira 20x luwih alon tinimbang CMOS sing padha, lan paling ora 100x luwih alon tinimbang CMOS kacepetan dhuwur.
● Dhuwur Waca Noise: Maca gangguan ing CCDs dhuwur, umume amarga perlu kanggo mbukak ADC (s) ing tingkat dhuwur kanggo entuk kacepetan kamera iso digunakke. 5 kanggo 10 e- umum kanggo kamera CCD dhuwur-mburi.
● Piksel luwih gedhe: Kanggo akeh aplikasi, piksel cilik menehi kaluwihan. Arsitektur CMOS khas ngidini ukuran piksel minimal sing luwih cilik tinimbang CCD.
● Konsumsi Daya Dhuwur: Keperluan daya kanggo mbukak sensor CCD luwih dhuwur tinimbang CMOS.
Aplikasi Sensor CCD ing Pencitraan Ilmiah
Senajan teknologi CMOS wis entuk popularitas, sensor CCD isih disenengi ing aplikasi pencitraan ilmiah tartamtu ing ngendi kualitas gambar, sensitivitas, lan konsistensi sing paling penting. Kemampuan sing unggul kanggo nangkep sinyal cahya sing sithik kanthi gangguan minimal ndadekake dheweke cocog kanggo aplikasi presisi.
Astronomi
Sensor CCD kritis ing pencitraan astronomi amarga kemampuane nangkep cahya sing surem saka lintang lan galaksi sing adoh. Iki digunakake kanthi wiyar ing observatorium lan astronomi amatir sing luwih maju kanggo astrofotografi sing dawa banget, menehi gambar sing jelas lan rinci.
Mikroskopi lan Ilmu Urip
Ing èlmu urip, sensor CCD digunakake kanggo nangkep sinyal fluoresensi sing lemah utawa struktur seluler sing halus. Sensitivitas lan keseragaman sing dhuwur ndadekake sampurna kanggo aplikasi kaya mikroskop fluoresensi, pencitraan sel langsung, lan patologi digital. Tanggepan cahya linier kasebut njamin analisis kuantitatif sing akurat.
Inspeksi Semikonduktor
Sensor CCD penting ing manufaktur semikonduktor, utamane kanggo inspeksi wafer. Resolusi dhuwur lan kualitas gambar sing konsisten penting kanggo ngenali cacat skala mikro ing chip, njamin presisi sing dibutuhake ing produksi semikonduktor.
X-ray lan Pencitraan Ilmiah
Sensor CCD uga digunakake ing sistem deteksi sinar-X lan aplikasi pencitraan khusus liyane. Kemampuan kanggo njaga rasio sinyal-kanggo-noise sing dhuwur, utamane nalika adhem, penting kanggo pencitraan sing jelas ing kahanan sing tantangan kayata kristalografi, analisis bahan, lan tes sing ora ngrusak.
Apa Sensor CCD Isih Relevan Saiki?
Kamera CCD Tucsen H-694 & 674
Senadyan pangembangan teknologi CMOS kanthi cepet, sensor CCD adoh saka lungse. Dheweke tetep dadi pilihan sing disenengi ing tugas pencitraan kanthi cahya sing sithik lan presisi dhuwur, ing ngendi kualitas gambar sing ora cocog lan karakteristik swara sing penting. Ing lapangan kaya astronomi jero ruangan utawa mikroskop fluoresensi canggih, kamera CCD asring ngluwihi akeh alternatif CMOS.
Ngerteni kekuwatan lan kelemahane sensor CCD mbantu para peneliti lan insinyur milih teknologi sing cocog kanggo kabutuhan tartamtu, njamin kinerja sing optimal ing aplikasi ilmiah utawa industri.
Pitakonan
Nalika aku kudu milih sensor CCD?
Sensor CCD saiki luwih langka tinimbang sepuluh taun kepungkur, amarga teknologi CMOS wiwit ngganggu kinerja saiki sing peteng. Nanging, mesthi ana aplikasi sing kombinasi karakteristik kinerja-kayata kualitas gambar sing unggul, gangguan swara, lan sensitivitas dhuwur-nyedhiyakake keuntungan.
Napa kamera ilmiah nggunakake sensor CCD sing adhem?
Pendinginan nyuda gangguan termal nalika njupuk gambar, nambah kajelasan lan sensitivitas gambar. Iki penting banget kanggo pencitraan ilmiah sing kurang cahya lan cahya sing dawa, mula akeh sing paling dhuwurkamera ilmiahgumantung ing CCDs digawe adhem kanggo resik, asil luwih akurat.
Apa mode tumpang tindih ing sensor CCD lan EMCCD, lan carane nambah kinerja kamera?
Sensor CCD lan EMCCD biasane bisa 'mode tumpang tindih'. Kanggo kamera rana global, iki nuduhake kemampuan kanggo maca pigura sadurunge sajrone cahya saka pigura sabanjure. Iki ndadékaké menyang siklus tugas dhuwur (cedhak 100%), tegesé wektu minimal boroske ora mbabarake pigura kanggo cahya, lan Empu tingkat pigura luwih.
Cathetan: Mode tumpang tindih nduweni makna sing beda kanggo sensor rana muter.
Yen sampeyan pengin sinau luwih lengkap babagan rolling shutters, monggo klik:
Cara Kerja Mode Kontrol Rana Rolling Lan Cara Gunakake
Tucsen Photonics Co., Ltd Kabeh hak dilindhungi undhang-undhang. Nalika ngutip, mangga ngakoni sumber:www.tucsen.com
