25/07/312025 දී CMOS සංවේදක විද්‍යාත්මක සහ පාරිභෝගික ප්‍රතිරූපකරණය යන දෙකෙහිම ආධිපත්‍යය දැරුවද, මෙය සැමවිටම එසේ නොවීය.
CCD යනු 'Charge-Coupled Device' යන්නයි, සහ CCD සංවේදක යනු 1970 දී ප්‍රථම වරට සංවර්ධනය කරන ලද මුල් ඩිජිටල් කැමරා සංවේදක වේ. CCD- සහ EMCCD-පාදක කැමරා සාමාන්‍යයෙන් විද්‍යාත්මක යෙදුම් සඳහා වසර කිහිපයකට පෙර දක්වා නිර්දේශ කරන ලදී. තාක්ෂණයන් දෙකම අදටත් නොනැසී පවතී, නමුත් ඒවායේ භාවිතයන් සුවිශේෂී වී ඇත.
CMOS සංවේදකවල වැඩිදියුණු කිරීමේ සහ සංවර්ධන වේගය අඛණ්ඩව වැඩි වේ. මෙම තාක්ෂණයන් අතර වෙනස ප්‍රධාන වශයෙන් පවතින්නේ ඒවා අනාවරණය කරගත් ඉලෙක්ට්‍රොනික ආරෝපණ සැකසීමේ සහ කියවීමේ ආකාරය තුළ ය.
CCD සංවේදකයක් යනු කුමක්ද?
CCD සංවේදකය යනු ආලෝකය ග්‍රහණය කර ඩිජිටල් සංඥා බවට පරිවර්තනය කිරීමට භාවිතා කරන රූප සංවේදක වර්ගයකි. එය ෆෝටෝන එකතු කර ඒවා විද්‍යුත් ආරෝපණ බවට පත් කරන ආලෝක සංවේදී පික්සල මාලාවකින් සමන්විත වේ.
CCD සංවේදක කියවීම CMOS සංවේදක කියවීමෙන් සැලකිය යුතු ආකාර තුනකින් වෙනස් වේ:
● ගාස්තු මාරු කිරීම: ග්‍රහණය කරගත් ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝන, සංවේදකය හරහා පික්සලයෙන් පික්සලයට විද්‍යුත් ස්ථිතිකව පහළින් ඇති කියවීමේ ප්‍රදේශයකට ගෙන යනු ලැබේ.
● කියවීමේ යාන්ත්‍රණය: සමාන්තරව ක්‍රියාත්මක වන ඇනලොග් සිට ඩිජිටල් පරිවර්තක (ADCs) සම්පූර්ණ පේළියක් වෙනුවට, CCDs භාවිතා කරන්නේ අනුක්‍රමිකව පික්සල කියවන ADC එකක් හෝ දෙකක් (හෝ සමහර විට වැඩි ගණනක්) පමණි.
ධාරිත්‍රක සහ වර්ධක ස්ථානගත කිරීම: සෑම පික්සලයකම ධාරිත්‍රක සහ වර්ධක වෙනුවට, සෑම ADC එකකම ධාරිත්‍රකයක් සහ වර්ධකයක් ඇත.
CCD සංවේදකයක් ක්‍රියා කරන්නේ කෙසේද?
රූපයක් ලබා ගැනීමට සහ සැකසීමට CCD සංවේදකයක් ක්‍රියා කරන ආකාරය මෙන්න:
රූපය: CCD සංවේදකයක් සඳහා කියවීමේ ක්‍රියාවලිය
ඔවුන්ගේ නිරාවරණය අවසානයේ, CCD සංවේදක පළමුව එකතු කරන ලද ආරෝපණ එක් එක් පික්සලය තුළ ඇති ආවරණ ගබඩා ප්‍රදේශයකට ගෙන යයි (පෙන්වා නැත). ඉන්පසු, වරකට එක් පේළියකින් ආරෝපණ කියවීමේ ලේඛනයකට ගෙන යනු ලැබේ. වරකට එක් තීරුවකින් කියවීමේ ලේඛනය තුළ ඇති ආරෝපණ කියවනු ලැබේ.
1. ගාස්තු නිෂ්කාශනය: අත්පත් කර ගැනීම ආරම්භ කිරීම සඳහා, ආරෝපණය එකවර සම්පූර්ණ සංවේදකයෙන් (ගෝලීය ෂටරය) ඉවත් කරනු ලැබේ.
2. ආරෝපණ සමුච්චය: නිරාවරණය අතරතුර ආරෝපණය එකතු වේ.
3. ආරෝපණ ගබඩාව: නිරාවරණය අවසානයේ, එකතු කරන ලද ආරෝපණ එක් එක් පික්සලය තුළ ඇති ආවරණ ප්‍රදේශයකට (අන්තර් රේඛා හුවමාරු CCD ලෙස හැඳින්වේ) ගෙන යනු ලැබේ, එහිදී නව අනාවරණය කරගත් ෆෝටෝන ගණන් නොකර කියවීම බලා සිටිය හැක.
4. ඊළඟ රාමුව නිරාවරණය කිරීම: අනාවරණය කරගත් ආරෝපණ පික්සලවල ආවරණ ප්‍රදේශයේ ගබඩා කර ඇති විට, පික්සලවල ක්‍රියාකාරී ප්‍රදේශයට ඊළඟ රාමුවේ නිරාවරණය ආරම්භ කළ හැකිය (අතිච්ඡාදනය වන මාදිලිය).
5. අනුක්‍රමික කියවීම: නිමි රාමුවේ සෑම පේළියකින්ම ආරෝපණ වරකට එක් පේළියක් බැගින් 'කියවීමේ ලේඛනයකට' ගෙන යනු ලැබේ.
6. අවසාන කියවීම: එක් එක් පික්සලයෙන් ලැබෙන ආරෝපණ, වරකට එක් තීරුවක් බැගින්, ADC හි කියවීම සඳහා කියවීම් නෝඩයට යවනු ලැබේ.
7. පුනරාවර්තනය: සියලුම පික්සලවල අනාවරණය කරගත් ආරෝපණ ගණන් කරන තෙක් මෙම ක්‍රියාවලිය නැවත සිදු වේ.
කුඩා සංඛ්‍යාවක් (සමහර විට එකක්) කියවීමේ ලක්ෂ්‍යයක් මඟින් අනාවරණය කරගත් සියලුම ආරෝපණ කියවීම නිසා ඇති වන මෙම බාධකය, CMOS හා සසඳන විට CCD සංවේදකවල දත්ත ප්‍රතිදානයේ දැඩි සීමාවන්ට මග පාදයි.
CCD සංවේදකවල වාසි සහ අවාසි
| වාසි | අවාසි |
| සිසිල් කළ විට සාමාන්‍යයෙන් ~0.001 e⁻/p/s අඩු අඳුරු ධාරාවක්. | සීමිත වේගය සාමාන්‍ය ප්‍රතිදානය ~20 MP/s — CMOS වලට වඩා බොහෝ මන්දගාමී. |
| කියවීමට පෙර පික්සල් මත බින් කිරීමේ ගාස්තු සාරාංශ කර ඇති අතර එමඟින් ශබ්දය අඩු වේ. | තනි ලක්ෂ්‍ය ADC කියවීම හේතුවෙන් ඉහළ කියවීමේ ශබ්දය 5–10 e⁻ සුලභ වේ. |
| ගෝලීය ෂටරය අන්තර් රේඛා/රාමු-මාරු CCD වල සත්‍ය ගෝලීය හෝ ආසන්න ගෝලීය ෂටරය. | විශාල පික්සල් ප්‍රමාණයන් CMOS පිරිනමන කුඩාකරණ මාදිලි සමඟ සැසඳිය නොහැක. |
| ඉහළ රූප ඒකාකාරිත්වය ප්‍රමාණාත්මක රූපකරණය සඳහා විශිෂ්ටයි. | අධික බල පරිභෝජනය ආරෝපණ මාරු කිරීම සහ කියවීම සඳහා වැඩි බලයක් අවශ්‍ය වේ. |
CCD සංවේදකයේ වාසි
● අඩු අඳුරු ධාරාවක්: නෛසර්ගිකවම තාක්ෂණයක් ලෙස, CCD සංවේදක ඉතා අඩු අඳුරු ධාරාවක් ඇති අතර, සාමාන්‍යයෙන් සිසිල් කළ විට 0.001 e-/p/s අනුපිළිවෙලකට පවතී.
● 'පික්සල මත' බින් කිරීම: බින් කරන විට, CCDs කියවීමට පෙර ආරෝපණ එකතු කරයි, පසුව නොවේ, එනම් අමතර කියවීමේ ශබ්දයක් හඳුන්වා නොදේ. අඳුරු ධාරාව වැඩි වේ, නමුත් ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, මෙය සාමාන්‍යයෙන් ඉතා අඩුය.
● ගෝලීය ෂටරය: 'අන්තර්ලයින්' CCD සංවේදක සත්‍ය ගෝලීය ෂටරයක් සමඟ ක්‍රියාත්මක වේ. 'රාමු හුවමාරුව' CCD සංවේදක 'අර්ධ ගෝලීය' ෂටරයක් භාවිතා කරයි (රූපය 45 හි 'වෙස් මුහුණු සහිත' කලාපය බලන්න) - නිරාවරණය ආරම්භ කිරීමට සහ අවසන් කිරීමට රාමු මාරු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සැබවින්ම එකවර සිදු නොවේ, නමුත් සාමාන්‍යයෙන් මයික්‍රෝ තත්පර 1-10 ක අනුපිළිවෙලක් ගනී. සමහර CCD යාන්ත්‍රික ෂටරින් භාවිතා කරයි.
CCD සංවේදකවල අවාසි
● සීමිත වේගය: තත්පරයට පික්සල වලින් සාමාන්‍ය දත්ත ප්‍රතිදානය තත්පරයට මෙගාපික්සල් 20ක් (MP/s) පමණ විය හැකි අතර, එය තත්පරයට රාමු 5ක වේගයකින් යුත් 4 MP රූපයකට සමාන වේ. මෙය සමාන CMOS වලට වඩා 20xක් පමණ මන්දගාමී වන අතර අධිවේගී CMOS වලට වඩා අවම වශයෙන් 100xක් මන්දගාමී වේ.
● ඉහළ කියවීමේ ශබ්දය: CCD වල කියවීමේ ශබ්දය ඉහළයි, බොහෝ දුරට භාවිතා කළ හැකි කැමරා වේගය ලබා ගැනීම සඳහා ඉහළ අනුපාතයකින් ADC(s) ක්‍රියාත්මක කිරීමේ අවශ්‍යතාවය නිසා. ඉහළ මට්ටමේ CCD කැමරා සඳහා 5 සිට 10 දක්වා e- සාමාන්‍ය වේ.
● විශාල පික්සල: බොහෝ යෙදුම් සඳහා, කුඩා පික්සල වාසි ලබා දෙයි. සාමාන්‍ය CMOS ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය CCD වලට වඩා කුඩා අවම පික්සල ප්‍රමාණවලට ඉඩ සලසයි.
● අධික බල පරිභෝජනය: CCD සංවේදක ක්‍රියාත්මක කිරීම සඳහා බල අවශ්‍යතා CMOS වලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.
විද්‍යාත්මක ප්‍රතිබිම්බකරණයේදී CCD සංවේදකවල යෙදුම්
CMOS තාක්ෂණය ජනප්‍රිය වී ඇතත්, රූපයේ ගුණාත්මකභාවය, සංවේදීතාව සහ අනුකූලතාව ඉතා වැදගත් වන ඇතැම් විද්‍යාත්මක රූපකරණ යෙදුම්වල CCD සංවේදක තවමත් ප්‍රිය කරයි. අවම ශබ්දයක් සහිතව අඩු ආලෝක සංඥා ග්‍රහණය කර ගැනීමේ ඒවායේ උසස් හැකියාව නිරවද්‍ය යෙදුම් සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
තාරකා විද්‍යාව
ඈත තාරකා සහ මන්දාකිණි වලින් ලැබෙන දුර්වල ආලෝකය ග්‍රහණය කර ගැනීමේ හැකියාව නිසා CCD සංවේදක තාරකා විද්‍යාත්මක ප්‍රතිබිම්බකරණයේදී ඉතා වැදගත් වේ. පැහැදිලි, සවිස්තරාත්මක රූප ලබා දෙමින් දිගු නිරාවරණ තාරකා ඡායාරූපකරණය සඳහා නිරීක්ෂණාගාර සහ දියුණු ආධුනික තාරකා විද්‍යාව යන දෙකෙහිම ඒවා බහුලව භාවිතා වේ.
අන්වීක්ෂය සහ ජීව විද්‍යාව
ජීව විද්‍යාවන්හි දී, දුර්වල ප්‍රතිදීප්ත සංඥා හෝ සියුම් සෛලීය ව්‍යුහයන් ග්‍රහණය කර ගැනීමට CCD සංවේදක භාවිතා කරයි. ඒවායේ ඉහළ සංවේදීතාව සහ ඒකාකාරිත්වය ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂය, සජීවී සෛල ප්‍රතිබිම්භකරණය සහ ඩිජිටල් ව්‍යාධි විද්‍යාව වැනි යෙදුම් සඳහා ඒවා පරිපූර්ණ කරයි. ඒවායේ රේඛීය ආලෝක ප්‍රතිචාරය නිවැරදි ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණය සහතික කරයි.
අර්ධ සන්නායක පරීක්ෂාව
අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී, විශේෂයෙන් වේෆර් පරීක්ෂාව සඳහා CCD සංවේදක ඉතා වැදගත් වේ. චිප්ස් වල ක්ෂුද්‍ර පරිමාණ දෝෂ හඳුනා ගැනීම සඳහා ඒවායේ ඉහළ විභේදනය සහ ස්ථාවර රූපකරණ ගුණාත්මකභාවය අත්‍යවශ්‍ය වන අතර, අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී අවශ්‍ය නිරවද්‍යතාවය සහතික කරයි.
එක්ස් කිරණ සහ විද්‍යාත්මක ප්‍රතිබිම්බකරණය
CCD සංවේදක X-කිරණ හඳුනාගැනීමේ පද්ධති සහ අනෙකුත් විශේෂිත රූපකරණ යෙදුම්වල ද භාවිතා වේ. ස්ඵටික විද්‍යාව, ද්‍රව්‍ය විශ්ලේෂණය සහ විනාශකාරී නොවන පරීක්ෂණ වැනි අභියෝගාත්මක තත්වයන් තුළ පැහැදිලි රූපකරණය සඳහා, විශේෂයෙන් සිසිල් කළ විට, ඉහළ සංඥා-ශබ්ද අනුපාත පවත්වා ගැනීමට ඒවායේ හැකියාව අත්‍යවශ්‍ය වේ.
CCD සංවේදක අදටත් අදාළද?
ටක්සන් H-694 සහ 674 CCD කැමරාව
CMOS තාක්ෂණයේ වේගවත් සංවර්ධනය තිබියදීත්, CCD සංවේදක යල් පැන ගිය ඒවා නොවේ. අතිශය අඩු ආලෝක සහ ඉහළ නිරවද්‍යතා රූපකරණ කාර්යයන් සඳහා ඒවා වඩාත් කැමති තේරීමක් ලෙස පවතී, එහිදී ඒවායේ අසමසම රූප ගුණාත්මකභාවය සහ ශබ්ද ලක්ෂණ ඉතා වැදගත් වේ. ගැඹුරු අභ්‍යවකාශ තාරකා විද්‍යාව හෝ උසස් ප්‍රතිදීප්ත අන්වීක්ෂය වැනි ක්ෂේත්‍රවලදී, CCD කැමරා බොහෝ CMOS විකල්ප අභිබවා යයි.
CCD සංවේදකවල ශක්තීන් සහ දුර්වලතා අවබෝධ කර ගැනීම පර්යේෂකයන්ට සහ ඉංජිනේරුවන්ට ඔවුන්ගේ නිශ්චිත අවශ්‍යතා සඳහා නිවැරදි තාක්ෂණය තෝරා ගැනීමට උපකාරී වන අතර එමඟින් ඔවුන්ගේ විද්‍යාත්මක හෝ කාර්මික යෙදීම්වල ප්‍රශස්ත කාර්ය සාධනය සහතික කෙරේ.
නිතර අසන පැන
මම CCD සංවේදකයක් තෝරාගත යුත්තේ කවදාද?
CMOS තාක්ෂණය ඒවායේ අඩු අඳුරු ධාරා ක්‍රියාකාරිත්වය පවා ආක්‍රමණය කිරීමට පටන් ගෙන ඇති බැවින්, CCD සංවේදක අද වසර දහයකට පෙර තිබූ තත්ත්වයට වඩා බෙහෙවින් දුර්ලභ ය. කෙසේ වෙතත්, උසස් රූපයේ ගුණාත්මකභාවය, අඩු ශබ්දය සහ ඉහළ සංවේදීතාව වැනි කාර්ය සාධන ලක්ෂණ සංයෝජනය කිරීමෙන් වාසියක් ලබා දෙන යෙදුම් සැමවිටම පවතිනු ඇත.
විද්‍යාත්මක කැමරා සිසිල් කළ CCD සංවේදක භාවිතා කරන්නේ ඇයි?
සිසිලනය මඟින් රූප ග්‍රහණය කිරීමේදී තාප ශබ්දය අඩු කරයි, රූප පැහැදිලි බව සහ සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කරයි. අඩු ආලෝක සහ දිගු නිරාවරණයක් සහිත විද්‍යාත්මක රූපකරණය සඳහා මෙය විශේෂයෙන් වැදගත් වේ, එම නිසා බොහෝ ඉහළ මට්ටමේවිද්‍යාත්මක කැමරාවඩා පිරිසිදු, වඩාත් නිවැරදි ප්‍රතිඵල සඳහා සිසිල් කළ CCD මත රඳා සිටින්න.
CCD සහ EMCCD සංවේදකවල අතිච්ඡාදනය වීමේ මාදිලිය කුමක්ද, සහ එය කැමරා ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරන්නේ කෙසේද?
CCD සහ EMCCD සංවේදක සාමාන්‍යයෙන් 'අතිච්ඡාදනය වීමේ' හැකියාව ඇත. ගෝලීය ෂටර් කැමරා සඳහා, මෙය ඊළඟ රාමුව නිරාවරණය වන විට පෙර රාමුව කියවීමේ හැකියාවට යොමු කරයි. මෙය ඉහළ (100% කට ආසන්න) කාර්ය චක්‍රයකට මග පාදයි, එනම් රාමු ආලෝකයට නිරාවරණය නොකිරීමට අවම කාලය නාස්ති වන අතර එම නිසා ඉහළ රාමු අනුපාත ඇත.
සටහන: රෝලිං ෂටර් සංවේදක සඳහා අතිච්ඡාදනය වන මාදිලියට වෙනස් අර්ථයක් ඇත.
රෝලිං ෂටර් ගැන වැඩි විස්තර දැන ගැනීමට අවශ්‍ය නම්, කරුණාකර ක්ලික් කරන්න:
රෝලිං ෂටර් පාලන මාදිලිය ක්‍රියා කරන ආකාරය සහ එය භාවිතා කරන ආකාරය
ටක්සන් ෆොටෝනික්ස් සමාගම, සීමාසහිත. සියලුම හිමිකම් ඇවිරිණි. උපුටා දක්වන විට, කරුණාකර මූලාශ්‍රය පිළිගන්න:www.ටක්සන්.කොම්
