25/08/05Ji telefonên jîr bigire heta amûrên zanistî, sensorên wêneyê di dilê teknolojiya dîtbarî ya îroyîn de ne. Di nav van de, sensorên CMOS bûne hêza serdest, ku her tiştî, ji wêneyên rojane bigire heta mîkroskopiya pêşkeftî û vekolîna nîvconductor, hêzdar dikin.
Teknolojiya 'Nîvconductorê Oksîda Metalê ya Temamker' (CMOS) mîmariyeke elektronîk û komek teknolojiyên pêvajoyên çêkirinê ye ku sepanên wan pir fireh in. Bi rastî, dikare were gotin ku teknolojiya CMOS bingeha serdema dîjîtal a nûjen e.
Sensorek CMOS çi ye?
Sensorên wêneyê CMOS (CIS) pîkselên çalak bi kar tînin, ango di her pîkselê kamerayê de sê an bêtir tranzîstoran bikar tînin. Pîkselên CCD û EMCCD tranzîstoran nagirin nav xwe.
Tranzîstorên di her pîkselê de dihêle ku ev pîkselên 'çalak' werin kontrolkirin, sînyalan bi rêya tranzîstorên 'bandora zeviyê' werin zêdekirin, û daneyên wan bi hev re werin gihîştin. Li şûna rêyeke xwendinê ya yekane ji bo tevahiya sensorekê an jî beşek girîng a sensorekê,Kamera CMOSherî kêm rêzek tevahî ji ADC-yên xwendinê vedihewîne, yek (an jî zêdetir) ADC ji bo her stûnek sensorê. Her yek ji van dikare nirxa stûna xwe di heman demê de bixwîne. Wekî din, ev sensorên 'pîkselên çalak' bi mantiqa dîjîtal a CMOS re hevaheng in, ku fonksiyona potansiyel a sensorê zêde dikin.
Bi hev re, ev taybetmendî leza senzorên CMOS didin. Lêbelê, bi saya vê zêdebûna paralelîzmê, ADC-yên takekesî dikarin sînyalên xwe yên tespîtkirî bi rastbûnek mezintir bipîvin. Ev demên veguherînê yên dirêjtir rê didin xebata bi dengek pir kêm, hetta ji bo jimara pîkselên bilindtir jî. Bi saya vê û nûbûnên din, dengê xwendinê yê senzorên CMOS bi gelemperî 5-10 caran ji yê CCD-yan kêmtir e.
Kamerayên CMOS (sCMOS) yên zanistî yên nûjen cureyek taybetî ya CMOS-ê ne ku ji bo wêneyên bi dengê kêm û leza bilind di sepanên lêkolînê de hatine çêkirin.
Sensorên CMOS Çawa Dixebitin? (Tevî Rolling vs Global Shutter)
Karê sensorekî CMOS-ê yê tîpîk di wêneyê de tê nîşandan û li jêr hatiye destnîşankirin. Ji bîr mekin ku ji ber cûdahiyên xebitandinê yên li jêr, dem û xebata ekspozyonê dê ji bo kamerayên CMOS-ê yên gerdûnî û kamerayên CMOS-ê yên bi perdeya gêrkirinê cûda bibe.
Wêne: Pêvajoya xwendinê ji bo sensora CMOS
NOTPêvajoya xwendinê ji bo kamerayên CMOS di navbera kamerayên 'rolling shutter' û 'global shutter' de cûda dibe, wekî ku di nivîsê de hatiye nîqaş kirin. Di her du rewşan de, her pîksel kondansatorek û amplîfîkatorek dihewîne ku li gorî jimara fotoelektronên tespîtkirî voltajek çêdikin. Ji bo her rêzê, voltajên ji bo her stûnê bi hevdemî ji hêla veguherînerên analog berbi dîjîtal ên stûnê ve têne pîvandin.
Perdeya Girtinê
1. Ji bo sensorek CMOS-ê ya bi perdeya gêrkirinê, ji rêza jorîn (an jî ji navendê ji bo kamerayên splitsensor) dest pê bikin, barkirinê ji rêzê paqij bikin da ku dest bi eşkerekirina wê rêzê bikin.
2. Piştî ku 'dema xetê' derbas bû (bi gelemperî 5-20 μs), derbasî rêza din bibin û ji gava 1-ê dubare bikin, heta ku tevahiya sensor eşkere bibe.
3. Ji bo her rêzê, di dema eşkerekirinê de bar kom dibin, heta ku ew rêz dema xwe ya eşkerekirinê biqedîne. Rêza yekem ku dest pê bike dê pêşî biqede.
4. Dema ku ekspozyon ji bo rêzekê qediya, bargiraniyan veguhezînin kondansator û amplîfîkatorê xwendinê.
5. Voltaja di her amplîfîkatorê de di wê rêzê de dû re bi ADC-ya stûnê ve tê girêdan, û sînyal ji bo her pîkselê di rêzê de tê pîvandin.
6. Operasyona xwendin û vesazkirinê dê 'dema rêzê' bigire da ku temam bibe, piştî vê yekê rêza din a ku dest bi eşkerekirinê dike dê bigihîje dawiya dema xwe ya eşkerekirinê, û pêvajo ji gava 4-an ve dubare bibe.
7. Hema ku xwendin ji bo rêza jorîn qediya, bi şertê ku rêza jêrîn dest bi eşkerekirina çarçoveya heyî kiribe, rêza jorîn dikare eşkerekirina çarçoveya din dest pê bike (moda hevgirtinê). Ger dema eşkerekirinê ji dema çarçoveyê kurttir be, divê rêza jorîn li benda rêza jêrîn bimîne da ku eşkerekirinê dest pê bike. Kurttirîn eşkerekirina gengaz bi gelemperî dema yek rêzê ye.
Kamera CMOS ya Sar a FL 26BW ya Tucsenê, ku sensora Sony IMX533 vedihewîne, vê teknolojiya perdeya gêrkirinê bikar tîne.
Perdeya Gerdûnî
1. Ji bo destpêkirina wergirtinê, bark di heman demê de ji tevahiya sensorê tê paqijkirin (resetkirina gerdûnî ya qula pîkselê).
2. Di dema rûdanan de bark kom dibe.
3. Di dawiya eşkerekirinê de, barên berhevkirî têne veguheztin bo qulikek maskkirî di nav her pîkselê de, li wir ew dikarin li benda xwendinê bin bêyî ku fotonên nû yên tespîtkirî werin jimartin. Hin kamera di vê qonaxê de baran diguhezînin nav kapasîtora pîkselê.
4. Digel bargiraniyên tesbîtkirî yên ku di qada maskekirî ya her pîkselê de têne hilanîn, qada çalak a pîkselê dikare dest bi eşkerekirina çarçoveya din bike (moda hevgirtinê).
5. Pêvajoya xwendinê ji devera maskekirî wekî senzorên perdeya gêrkirî berdewam dike: Her carê rêzek, ji jorê senzorê, bar ji qula maskekirî ber bi kondansator û amplîfîkatorê ve têne veguheztin.
6. Voltaja di her amplîfîkatorê de di wê rêzê de bi ADC-ya stûnê ve girêdayî ye, û sînyal ji bo her pîkselê di rêzê de tê pîvandin.
7. Operasyona xwendin û vesazkirinê dê 'dema xetê' bigire da ku temam bibe, piştî vê yekê pêvajo dê ji bo rêza din ji gava 5-an dubare bibe.
٨. Dema ku hemû rêz hatin xwendin, kamera amade ye ku çarçoveya din bixwîne, û pêvajo dikare ji gava ٢ an jî gava ٣ dubare bibe ger dema ekspozyonê berê derbas bûbe.
Kamera Mono sCMOS ya Libra 3412M ya Tucsenteknolojiya global shutter bikar tîne, ku girtina zelal û bilez a nimûneyên tevgerbar gengaz dike.
Erênî û Neyînîyên Sensorên CMOS
Erênî
● Lezên bilindtirSensorên CMOS bi gelemperî di veguhastina daneyan de 1 heta 2 rêzên mezinahî ji sensorên CCD an EMCCD zûtir in.
● Sensorên mezintirVeguhestina daneyan a zûtir hejmareke zêdetir a pîkselan û qadên dîtinê yên mezintir, heta bi dehan an sedan megapîkselan gengaz dike.
● Dengê kêmHin senzorên CMOS dikarin dengê xwendinê bi qasî 0.25e- kêm bikin, ku bi EMCCD-yan re reqabetê dikin bêyî ku hewcedariya pirjimariya bargiraniyê hebe ku çavkaniyên deng ên zêde lê zêde dike.
● Nermbûna mezinahiya pixelêSensorên kamerayên xerîdar û telefonên jîr mezinahiya pîkselan heta rêjeya ~1 μm dadixin, û kamerayên zanistî yên bi mezinahiya pîkselan heta 11 μm gelemperî ne, û heta 16 μm jî hene.
● Xerckirina hêzê kêmtirPêdiviyên kêm ên enerjiyê yên kamerayên CMOS dihêle ku ew di cûrbecûr sepanên zanistî û pîşesaziyê de werin bikar anîn.
● Biha û temenê jiyanêKamerayên CMOS ên asta nizm bi gelemperî dişibin kamerayên CCD an jî bihayê wan kêmtir e, û kamerayên CMOS ên asta bilind ji bihayê wan pir kêmtir e. Divê temenê wan ê xizmetê yê bendewar ji temenê kamerayek EMCCD pir zêdetir be.
Neyînî
● Perdeya gêrkirinêPiraniya kamerayên CMOS yên zanistî perdeyeke gêrker heye, ku dikare tevliheviyê li herikînên xebatê yên ceribandinî zêde bike an jî hin serîlêdanan ji holê rake.
● Herikîna tarî ya bilindtirt: Piraniya kamerayên CMOS xwedî herikîna tarî ya pir zêdetir ji sensorên CCD û EMCCD ne, carinan di dema kişandina wêneyên dirêj de (> 1 saniye) dengek girîng derdixin holê.
Îro Sensorên CMOS Li Ku Derê Têne Bikaranîn
Bi saya pirrengiya xwe, sensorên CMOS di rêzek berfireh a serîlêdanan de têne dîtin:
● Elektronîkên Xerîdar: Telefonên jîr, kamerayên webê, DSLR, kamerayên çalakiyê.
● Zanistên JiyanêHêza sensorên CMOSkamerayên mîkroskopiyêDi dîmenkirina flûoresansê û teşhîsa bijîşkî de tê bikar anîn.
● AstronomîTeleskop û cîhazên wênekêşiya fezayê pir caran ji bo çareseriya bilind û dengê kêm CMOS-a zanistî (sCMOS) bikar tînin.
● Muayeneya PîşesaziyêMuayeneya optîkî ya otomatîk (AOI), robotîk, ûkamerayên ji bo vekolîna nîvconductorJi bo leza û rastbûnê xwe dispêrin sensorên CMOS.
● Otomobîl: Sîstemên Alîkariya Ajokar ên Pêşketî (ADAS), kamerayên dîtina paşîn û parkkirinê.
● Çavdêrî û EwlehîSîstemên tesbîtkirina tevger û ronahiya kêm.
Leza û lêçûn-kêmbûna wan CMOS-ê dike çareseriya sereke hem ji bo karanîna bazirganî ya bi qebareya bilind û hem jî ji bo xebata zanistî ya taybetî.
Çima CMOS Niha Standarda Modern e
Guhertina ji CCD bo CMOS di şevekê de çênebû, lê neçar bû. Li vir sedema ku CMOS niha kevirê bingehîn ê pîşesaziya wênekêşiyê ye:
● Avantaja ÇêkirinêLi ser xetên çêkirina nîvconductorên standard hatiye çêkirin, lêçûn kêm dike û pîvanbariyê baştir dike.
● Zêdebûna PerformansêVebijarkên perdeya gêrkirinê û perdeya gerdûnî, hesasiyeta kêm-ronahî ya baştirkirî, û rêjeyên çarçoveyê yên bilindtir.
● Entegrasyon û ÎstîxbaratSensorên CMOS niha piştgiriyê didin pêvajoya AI ya li ser çîpê, hesabkirina qiraxan, û analîza demrast.
● NûjenîCureyên sensorên derketî yên wekî CMOS-a stacked, sensorên wêneyên kûanta, û sensorên curved li ser platformên CMOS-ê têne çêkirin.
Ji telefonên jîr bigire hetakamerayên zanistî, CMOS îspat kiriye ku adapteyî, bihêz û amade ye ji bo pêşerojê.
Xelasî
Sensorên CMOS, bi saya hevsengiya performans, karîgerî û lêçûnê, ji bo piraniya sepanên wênekirinê bûne standarda nûjen. Çi tomarkirina bîranînên rojane be, çi jî analîzên zanistî yên bilez pêk were, teknolojiya CMOS bingeha cîhana dîtbarî ya îroyîn peyda dike.
Her ku nûjeniyên wekî global shutter CMOS û sCMOS şiyanên teknolojiyê berfireh dikin, serdestiya wê dê bi salan berdewam bike.
Pirsên Pir tên Pirsîn
Cûdahiya di navbera perdeya gerok û perdeya gerdûnî de çi ye?
Perdeya kişandina perdeyan daneyên wêneyê rêz bi rêz dixwîne, ku ev dikare bibe sedema artefaktên tevgerê (mînak, xêzkirin an lerizîn) dema ku mijarên ku bi lez diçin têne girtin.
Perdeya kişandina gerdûnî tevahiya çarçoveyê di heman demê de digire, û xirabûna ji tevgerê ji holê radike. Ew ji bo sepanên wênekêşiya bilez ên wekî dîtina makîneyê û ceribandinên zanistî îdeal e.
Moda Hevberdana CMOS-a Rolling Shutter çi ye?
Ji bo kamerayên CMOS yên bi perdeya gêrkirinê, di moda hevgirtinê de, eşkerekirina çarçoveya din dikare berî ku çarçoveya heyî bi tevahî temam bibe dest pê bike, ev yek jî rê dide rêjeyên çarçoveyan ên bilindtir. Ev mimkun e ji ber ku eşkerekirin û xwendina her rêzê di demê de bi hev ve girêdayî ne.
Ev mod di sepanên ku rêjeya çarçove û rêjeya derbasbûnê ya herî zêde girîng in de kêrhatî ye, wekî di vekolîna bilez an şopandina demrast de. Lêbelê, dibe ku tevliheviya demjimêrkirin û senkronîzasyonê hinekî zêde bike.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Hemû maf parastî ne. Dema îqtibaskirinê, ji kerema xwe çavkaniyê destnîşan bikin:www.tucsen.com
