២៥/០៧/៣១ទោះបីជានៅឆ្នាំ 2025 ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CMOS គ្រប់គ្រងរូបភាពបែបវិទ្យាសាស្ត្រ និងអ្នកប្រើប្រាស់ដូចគ្នាក៏ដោយ នេះមិនមែនតែងតែជាករណីនោះទេ។
CCD តំណាងឱ្យ 'ឧបករណ៍ភ្ជាប់បន្ទុក' ហើយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD គឺជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាកាមេរ៉ាឌីជីថលដើមដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដំបូងក្នុងឆ្នាំ 1970 ។ កាមេរ៉ាដែលមានមូលដ្ឋានលើ CCD និង EMCCD ត្រូវបានណែនាំជាទូទៅសម្រាប់កម្មវិធីវិទ្យាសាស្ត្ររហូតដល់ប៉ុន្មានឆ្នាំមុន។ បច្ចេកវិទ្យាទាំងពីរនៅតែរស់រានមានជីវិតនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ទោះបីជាការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេបានក្លាយជាពិសេសក៏ដោយ។
អត្រានៃការកែលម្អ និងការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CMOS បន្តកើនឡើង។ ភាពខុសគ្នារវាងបច្ចេកវិជ្ជាទាំងនេះមានជាចម្បងនៅក្នុងវិធីដែលពួកវាដំណើរការ និងអានបន្ទុកអេឡិចត្រូនិចដែលបានរកឃើញ។
តើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ជាអ្វី?
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD គឺជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារូបភាពមួយប្រភេទដែលប្រើសម្រាប់ចាប់យកពន្លឺ និងបំប្លែងវាទៅជាសញ្ញាឌីជីថល។ វាមានអារេនៃភីកសែលដែលងាយនឹងពន្លឺដែលប្រមូលហ្វូតូន ហើយប្រែក្លាយវាទៅជាបន្ទុកអគ្គិសនី។
ការអានឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ខុសពី CMOS តាមវិធីសំខាន់ៗបីយ៉ាង៖
● ការផ្ទេរប្រាក់៖ Photoelectrons ដែលថតបានត្រូវបានផ្លាស់ទីដោយអេឡិចត្រូស្តូស្ទិចពីភីកសែលទៅភីកសែលឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទៅតំបន់អាននៅខាងក្រោម។
● យន្តការអាន៖ ជំនួសឱ្យជួរទាំងមូលនៃ analogue ទៅ digital converters (ADCs) ដែលដំណើរការស្របគ្នា CCDs ប្រើ ADCs មួយឬពីរ (ឬជួនកាលច្រើន) ដែលអាន pixels ជាបន្តបន្ទាប់។
ការដាក់ capacitor និង amplifier៖ ជំនួស capacitor និង amplifiers ក្នុង pixel នីមួយៗ ADC នីមួយៗមាន capacitor និង amplifier មួយ។
តើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ដំណើរការយ៉ាងដូចម្តេច?
នេះជារបៀបដែលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ដំណើរការដើម្បីទទួលបាន និងដំណើរការរូបភាព៖
រូបភាព៖ ដំណើរការអានសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD
នៅចុងបញ្ចប់នៃការប៉ះពាល់របស់វា ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ដំបូងផ្លាស់ទីការគិតប្រាក់ដែលប្រមូលបានទៅក្នុងតំបន់ផ្ទុកបិទបាំងនៅខាងក្នុងភីកសែលនីមួយៗ (មិនបង្ហាញ)។ បន្ទាប់មក មួយជួរម្តងៗ ការគិតថ្លៃត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរទៅក្នុងបញ្ជីអាន។ ជួរឈរមួយនៅពេលតែមួយ ការគិតថ្លៃនៅក្នុងបញ្ជីការអានត្រូវបានអានចេញ។
1. ការជម្រះបន្ទុក៖ ដើម្បីចាប់ផ្តើមការទិញ ការគិតប្រាក់ត្រូវបានសម្អាតក្នុងពេលដំណាលគ្នាពីឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងមូល (ឧបករណ៍បិទសកល)។
2. ការប្រមូលបន្ទុក៖ ការសាកថ្មប្រមូលផ្តុំកំឡុងពេលបញ្ចេញ។
3. ការផ្ទុកបន្ទុក៖ នៅចុងបញ្ចប់នៃការបង្ហាញ ការគិតប្រាក់ដែលប្រមូលបានត្រូវបានផ្លាស់ទីទៅតំបន់បិទបាំងនៃនៅក្នុងភីកសែលនីមួយៗ (ហៅថា interline transfer CCD) ដែលពួកគេអាចរង់ចាំការអានដោយមិនរាប់បញ្ចូល photons ដែលបានរកឃើញថ្មី។
4. ការបង្ហាញនៃស៊ុមបន្ទាប់៖ ជាមួយនឹងការគិតថ្លៃដែលបានរកឃើញត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុងតំបន់បិទមុខនៃភីកសែល តំបន់សកម្មនៃភីកសែលអាចចាប់ផ្តើមការប៉ះពាល់នៃស៊ុមបន្ទាប់ (របៀបជាន់គ្នា)។
5. ការអានតាមលំដាប់លំដោយ៖ មួយជួរក្នុងពេលតែមួយ ការគិតថ្លៃពីជួរនីមួយៗនៃស៊ុមដែលបានបញ្ចប់ត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរទៅជា 'ការចុះឈ្មោះអាន'។
6. ការអានចុងក្រោយ៖ ជួរឈរមួយនៅពេលតែមួយ ការគិតថ្លៃពីភីកសែលនីមួយៗត្រូវបានបិទទៅក្នុងថ្នាំងអានសម្រាប់អាននៅ ADC ។
7. ពាក្យដដែលៗ៖ ដំណើរការនេះធ្វើម្តងទៀតរហូតដល់ការគិតថ្លៃដែលបានរកឃើញនៅក្នុងភីកសែលទាំងអស់ត្រូវបានរាប់។
ភាពរាំងស្ទះនេះបណ្តាលមកពីការគិតថ្លៃដែលបានរកឃើញទាំងអស់ត្រូវបានអានដោយចំនួនតិចតួច (ជួនកាលមួយ) នៃចំណុចអានដែលនាំឱ្យមានការកម្រិតធ្ងន់ធ្ងរនៅក្នុងទិន្នន័យឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD បើប្រៀបធៀបទៅនឹង CMOS ។
គុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD
| គុណសម្បត្តិ | គុណវិបត្តិ |
| ចរន្តងងឹតទាបជាធម្មតា ~0.001 e⁻/p/s នៅពេលត្រជាក់។ | ល្បឿនធម្មតាមានកម្រិត ~ 20 MP/s — យឺតជាង CMOS ។ |
| On-Pixel Binning Charges ត្រូវបានបូកសរុបមុនពេលអាន កាត់បន្ថយសំលេងរំខាន។ | High Read Noise 5–10 e⁻ គឺជារឿងធម្មតាដោយសារតែការអាន ADC តែមួយចំណុច។ |
| Global Shutter True ការបិទសកល ឬជិតសកលនៅក្នុង CCDs interline/frame-transfer។ | ទំហំភីកសែលធំជាងនេះ មិនអាចផ្គូផ្គងនឹងការផ្តល់ជូន CMOS ខ្នាតតូចបានទេ។ |
| ឯកសណ្ឋានរូបភាពខ្ពស់ ល្អឥតខ្ចោះសម្រាប់រូបភាពបរិមាណ។ | ការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ ទាមទារថាមពលបន្ថែមទៀតសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរបន្ទុក និងការអានចេញ។ |
គុណសម្បត្តិនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD
● ចរន្តងងឹតទាប៖ ជាដើមតាមបច្ចេកវិជ្ជា ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD មាននិន្នាការមានចរន្តងងឹតទាបបំផុត ជាធម្មតាតាមលំដាប់នៃ 0.001 e-/p/s ពេលត្រជាក់។
● 'On-pixel' Binning៖ នៅពេលដាក់ឯកសារ CCDs បន្ថែមការគិតថ្លៃមុនពេលអាន មិនមែនក្រោយទេ មានន័យថាគ្មានសំឡេងអានបន្ថែមត្រូវបានណែនាំ។ ចរន្តងងឹតកើនឡើង ប៉ុន្តែដូចដែលបានកត់សម្គាល់ខាងលើ នេះជាធម្មតាទាបណាស់។
● Global Shutter៖ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD 'Interline' ដំណើរការជាមួយឧបករណ៍បិទសកលពិត។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD 'Frame Transfer' ប្រើ shutter 'half global' (មើលតំបន់ 'Masked' នៃរូបភាពទី 45) – ដំណើរការផ្ទេរ frame to start and end exposure គឺពិតជាមិនដំណាលគ្នានោះទេ ប៉ុន្តែជាធម្មតាចំណាយពេលលើលំដាប់ 1-10 microseconds។ CCDs មួយចំនួនប្រើការបិទមេកានិច។
គុណវិបត្តិនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD
● ល្បឿនកំណត់៖ ការបញ្ជូនទិន្នន័យធម្មតាគិតជាភីកសែលក្នុងមួយវិនាទីអាចមានប្រហែល 20 មេហ្គាភិចសែលក្នុងមួយវិនាទី (MP/s) ស្មើនឹងរូបភាព 4 MP នៅ 5 fps ។ នេះគឺប្រហែល 20x យឺតជាង CMOS ដែលសមមូល ហើយយ៉ាងហោចណាស់ 100x យឺតជាង CMOS ល្បឿនលឿន។
● សំលេងរំខានអានខ្ពស់។៖ សំឡេងរំខានក្នុងការអាននៅក្នុង CCDs គឺខ្ពស់ ភាគច្រើនដោយសារតែតម្រូវការដើម្បីដំណើរការ ADC(s) ក្នុងអត្រាខ្ពស់ ដើម្បីសម្រេចបាននូវល្បឿនកាមេរ៉ាដែលអាចប្រើបាន។ 5 ទៅ 10 e- គឺជារឿងធម្មតាសម្រាប់កាមេរ៉ា CCD កម្រិតខ្ពស់។
● ភីកសែលធំជាង៖ សម្រាប់កម្មវិធីជាច្រើន ភីកសែលតូចផ្តល់អត្ថប្រយោជន៍។ ស្ថាបត្យកម្ម CMOS ធម្មតាអនុញ្ញាតឱ្យមានទំហំភីកសែលអប្បបរមាតូចជាង CCD ។
● ការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់។៖ តម្រូវការថាមពលសម្រាប់ដំណើរការឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD គឺខ្ពស់ជាង CMOS ។
ការអនុវត្តឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ក្នុងរូបភាពវិទ្យាសាស្ត្រ
ទោះបីជាបច្ចេកវិទ្យា CMOS ទទួលបានប្រជាប្រិយភាពក៏ដោយ ក៏ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD នៅតែត្រូវបានគេពេញចិត្តនៅក្នុងកម្មវិធីរូបភាពបែបវិទ្យាសាស្ត្រមួយចំនួន ដែលគុណភាពរូបភាព ភាពប្រែប្រួល និងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាជាចម្បង។ សមត្ថភាពដ៏អស្ចារ្យរបស់ពួកគេក្នុងការចាប់យកសញ្ញាពន្លឺទាបជាមួយនឹងសំលេងរំខានតិចតួចធ្វើឱ្យពួកវាល្អសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានភាពជាក់លាក់។
តារាសាស្ត្រ
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD មានសារៈសំខាន់ក្នុងការថតរូបភាពតារាសាស្ត្រ ដោយសារតែសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការចាប់យកពន្លឺខ្សោយពីផ្កាយឆ្ងាយៗ និងកាឡាក់ស៊ី។ ពួកវាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយទាំងនៅក្នុងកន្លែងសង្កេត និងតារាសាស្ត្រស្ម័គ្រចិត្តកម្រិតខ្ពស់សម្រាប់ការថតរូបតារាសាស្ត្រដែលមានពន្លឺយូរ ដោយផ្តល់នូវរូបភាពច្បាស់លាស់ និងលម្អិត។
មីក្រូទស្សន៍ និងវិទ្យាសាស្ត្រជីវិត
នៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រជីវិត ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ត្រូវបានប្រើដើម្បីចាប់យកសញ្ញា fluorescence ខ្សោយ ឬរចនាសម្ព័ន្ធកោសិការទន់ខ្សោយ។ ភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ និងឯកសណ្ឋានរបស់ពួកគេធ្វើឱ្យពួកវាល្អឥតខ្ចោះសម្រាប់កម្មវិធីដូចជា មីក្រូទស្សន៍ fluorescence ការថតរូបភាពកោសិកាបន្តផ្ទាល់ និងរោគវិទ្យាឌីជីថល។ ការឆ្លើយតបពន្លឺលីនេអ៊ែររបស់ពួកគេធានានូវការវិភាគបរិមាណត្រឹមត្រូវ។
អធិការកិច្ច Semiconductor
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD គឺមានសារៈសំខាន់ក្នុងការផលិត semiconductor ជាពិសេសសម្រាប់ការត្រួតពិនិត្យ wafer ។ គុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ និងគុណភាពរូបភាពជាប់លាប់របស់ពួកគេ គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់កំណត់អត្តសញ្ញាណពិការភាពខ្នាតតូចនៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វី ដោយធានាបាននូវភាពជាក់លាក់ដែលត្រូវការនៅក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក។
កាំរស្មីអ៊ិច និងរូបភាពវិទ្យាសាស្ត្រ
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ក៏ត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងប្រព័ន្ធចាប់កាំរស្មី X និងកម្មវិធីរូបភាពឯកទេសផ្សេងទៀត។ សមត្ថភាពរបស់ពួកគេក្នុងការរក្សាសមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងរំខានខ្ពស់ ជាពិសេសនៅពេលដែលត្រជាក់ គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការថតរូបភាពច្បាស់លាស់នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌដែលមានបញ្ហាដូចជាគ្រីស្តាល់ ការវិភាគសម្ភារៈ និងការធ្វើតេស្តដែលមិនបំផ្លាញ។
តើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD នៅតែពាក់ព័ន្ធសព្វថ្ងៃនេះទេ?
កាមេរ៉ា Tucsen H-694 & 674 CCD
ទោះបីជាមានការអភិវឌ្ឍន៍យ៉ាងឆាប់រហ័សនៃបច្ចេកវិទ្យា CMOS ក៏ដោយ ក៏ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD គឺនៅឆ្ងាយពីលែងប្រើហើយ។ ពួកវានៅតែជាជម្រើសដែលពេញចិត្តនៅក្នុងការងារដែលមានពន្លឺតិចបំផុត និងរូបភាពដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ ដែលគុណភាពរូបភាព និងលក្ខណៈសំឡេងរំខានដែលមិនអាចផ្គូផ្គងបានគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់។ នៅក្នុងវិស័យដូចជា តារាវិទ្យាអវកាសជ្រៅ ឬមីក្រូទស្សន៍ fluorescence កម្រិតខ្ពស់ កាមេរ៉ា CCD តែងតែដំណើរការជាងជម្រើស CMOS ជាច្រើន។
ការស្វែងយល់ពីភាពខ្លាំង និងចំណុចខ្សោយរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ជួយឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវ និងវិស្វករជ្រើសរើសបច្ចេកវិទ្យាត្រឹមត្រូវសម្រាប់តម្រូវការជាក់លាក់របស់ពួកគេ ដោយធានាបាននូវដំណើរការល្អបំផុតនៅក្នុងកម្មវិធីវិទ្យាសាស្ត្រ ឬឧស្សាហកម្មរបស់ពួកគេ។
សំណួរគេសួរញឹកញាប់
តើខ្ញុំគួរជ្រើសរើសឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD នៅពេលណា?
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD គឺកម្រមានជាងកាលពី 10 ឆ្នាំមុន ដោយសារបច្ចេកវិទ្យា CMOS ចាប់ផ្តើមរំលោភបំពានសូម្បីតែដំណើរការបច្ចុប្បន្នងងឹតទាបរបស់វា។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វាតែងតែមានកម្មវិធីដែលការរួមបញ្ចូលគ្នានៃលក្ខណៈនៃការអនុវត្តរបស់ពួកគេ - ដូចជាគុណភាពរូបភាពល្អជាង សំលេងរំខានទាប និងភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ - ផ្តល់នូវអត្ថប្រយោជន៍មួយ។
ហេតុអ្វីបានជាកាមេរ៉ាវិទ្យាសាស្រ្តប្រើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD ត្រជាក់?
ភាពត្រជាក់កាត់បន្ថយសំលេងរំខានកម្ដៅកំឡុងពេលចាប់យករូបភាព ធ្វើអោយរូបភាពមានភាពច្បាស់លាស់ និងភាពប្រែប្រួល។ នេះមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសសម្រាប់ការថតរូបភាពបែបវិទ្យាសាស្ត្រដែលមានពន្លឺតិច និងពន្លឺយូរ ដែលជាមូលហេតុដែលកម្រិតខ្ពស់បំផុត។កាមេរ៉ាវិទ្យាសាស្ត្រពឹងផ្អែកលើ CCDs ត្រជាក់សម្រាប់លទ្ធផលកាន់តែស្អាត និងត្រឹមត្រូវជាងមុន។
តើអ្វីជារបៀបត្រួតស៊ីគ្នានៅក្នុងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD និង EMCCD ហើយតើវាកែលម្អដំណើរការកាមេរ៉ាដោយរបៀបណា?
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា CCD និង EMCCD ជាធម្មតាមានសមត្ថភាព 'របៀបត្រួតស៊ីគ្នា' ។ សម្រាប់កាមេរ៉ាបិទជិតសកល នេះសំដៅលើសមត្ថភាពក្នុងការអានស៊ុមមុនក្នុងអំឡុងពេលការប៉ះពាល់នៃស៊ុមបន្ទាប់។ នេះនាំទៅរកវដ្តកាតព្វកិច្ចខ្ពស់ (ជិត 100%) ដែលមានន័យថាពេលវេលាតិចតួចបំផុតត្រូវបានខ្ជះខ្ជាយដោយមិនបញ្ចេញពន្លឺដល់ស៊ុម ហើយដូច្នេះអត្រាស៊ុមកាន់តែខ្ពស់។
ចំណាំ៖ របៀបត្រួតលើគ្នាមានអត្ថន័យផ្សេងគ្នាសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាបិទជិត។
ចង់ដឹងបន្ថែមអំពីការបិទទ្វាររអិល សូមចុច៖
របៀបដែល Rolling Shutter Control Mode ដំណើរការ និងរបៀបប្រើវា។
Tucsen Photonics Co., Ltd. រក្សាសិទ្ធិគ្រប់យ៉ាង។ នៅពេលដកស្រង់ សូមទទួលស្គាល់ប្រភព៖www.tucsen.com
