25/08/05ස්මාර්ට්ෆෝන් වල සිට විද්‍යාත්මක උපකරණ දක්වා, රූප සංවේදක අද දෘශ්‍ය තාක්ෂණයේ හදවතයි. මේවා අතර, CMOS සංවේදක ප්‍රමුඛ බලවේගය බවට පත්ව ඇති අතර, එදිනෙදා ඡායාරූපවල සිට උසස් අන්වීක්ෂය සහ අර්ධ සන්නායක පරීක්ෂාව දක්වා සියල්ල බලගන්වයි.
'අනුපූරක ලෝහ ඔක්සයිඩ් අර්ධ සන්නායක' (CMOS) තාක්ෂණය යනු ඉලෙක්ට්‍රොනික ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයක් සහ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලි තාක්‍ෂණ සමූහයක් වන අතර එහි යෙදුම් ඇදහිය නොහැකි තරම් පුළුල් ය. ඇත්ත වශයෙන්ම, CMOS තාක්ෂණය නූතන ඩිජිටල් යුගයට පාදක වන බව පැවසිය හැකිය.
CMOS සංවේදකයක් යනු කුමක්ද?
CMOS රූප සංවේදක (CIS) සක්‍රීය පික්සල භාවිතා කරයි, එනම් කැමරාවේ සෑම පික්සලයකම ට්‍රාන්සිස්ටර තුනක් හෝ වැඩි ගණනක් භාවිතා කිරීමයි. CCD සහ EMCCD පික්සලවල ට්‍රාන්සිස්ටර අඩංගු නොවේ.
එක් එක් පික්සලයේ ඇති ට්‍රාන්සිස්ටර මඟින් මෙම 'ක්‍රියාකාරී' පික්සල පාලනය කිරීමට, 'ක්ෂේත්‍ර ආචරණ' ට්‍රාන්සිස්ටර හරහා සංඥා විස්තාරණය කිරීමට සහ ඒවායේ දත්ත වෙත ප්‍රවේශ වීමට හැකියාව ලැබේ, සියල්ල සමාන්තරව. සම්පූර්ණ සංවේදකයක් හෝ සංවේදකයක සැලකිය යුතු කොටසක් සඳහා තනි කියවීමේ මාර්ගයක් වෙනුවට, aCMOS කැමරාවසංවේදකයේ සෑම තීරුවකටම අවම වශයෙන් කියවීමේ ADC පේළියක් හෝ එකක් (හෝ වැඩි ගණනක්) ඇතුළත් වේ. මේ සෑම එකකටම ඒවායේ තීරුවේ අගය එකවර කියවිය හැකිය. තවද, මෙම 'ක්‍රියාකාරී පික්සල්' සංවේදක CMOS ඩිජිටල් තර්කනය සමඟ අනුකූල වන අතර, විභව සංවේදක ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි කරයි.
මෙම ගුණාංග එක්ව CMOS සංවේදකවලට ඒවායේ වේගය ලබා දෙයි. එහෙත්, සමාන්තරකරණයේ මෙම වැඩිවීමට ස්තූතිවන්ත වන අතර, තනි ADC වලට ඒවායේ අනාවරණය කරගත් සංඥා වඩාත් නිරවද්‍යතාවයෙන් මැනීමට වැඩි කාලයක් ගත කිරීමට හැකි වේ. මෙම දිගු පරිවර්තන කාලයන් ඉහළ පික්සල් ගණන සඳහා පවා ඉතා අඩු ශබ්ද ක්‍රියාකාරිත්වයකට ඉඩ සලසයි. මේ නිසා සහ අනෙකුත් නවෝත්පාදනයන් නිසා, CMOS සංවේදකවල කියවීමේ ශබ්දය CCD වලට වඩා 5x - 10x තරම් අඩු වේ.
නවීන විද්‍යාත්මක CMOS (sCMOS) කැමරා යනු පර්යේෂණ යෙදීම්වල අඩු ශබ්ද සහ අධිවේගී රූපකරණය සඳහා නිර්මාණය කර ඇති CMOS හි විශේෂිත උප වර්ගයකි.
CMOS සංවේදක ක්‍රියා කරන්නේ කෙසේද? (රෝලිං එදිරිව ගෝලීය ෂටරය ඇතුළුව)
සාමාන්‍ය CMOS සංවේදකයක ක්‍රියාකාරිත්වය රූපයේ දක්වා ඇති අතර පහත දක්වා ඇත. පහත ක්‍රියාකාරී වෙනස්කම්වල ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, ගෝලීය හා රෝලිං ෂටර් CMOS කැමරා සඳහා නිරාවරණයේ කාලය සහ ක්‍රියාකාරිත්වය වෙනස් වන බව සලකන්න.
රූපය: CMOS සංවේදකය සඳහා කියවීමේ ක්‍රියාවලිය
සටහන: පෙළෙහි සාකච්ඡා කර ඇති පරිදි, CMOS කැමරා සඳහා කියවීමේ ක්‍රියාවලිය 'රෝලිං ෂටර්' සහ 'ගෝලීය ෂටර්' කැමරා අතර වෙනස් වේ. ඕනෑම අවස්ථාවක, සෑම පික්සලයකම ධාරිත්‍රකයක් සහ ඇම්ප්ලිෆයර් අඩංගු වන අතර එය අනාවරණය කරගත් ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන මත පදනම්ව වෝල්ටීයතාවයක් නිපදවයි. සෑම පේළියක් සඳහාම, සෑම තීරුවක් සඳහාම වෝල්ටීයතාවයන් තීරු ඇනලොග් සිට ඩිජිටල් පරිවර්තක මගින් එකවර මනිනු ලැබේ.
රෝලිං ෂටරය
1. රෝලිං ෂටර් CMOS සංවේදකයක් සඳහා, ඉහළ පේළියෙන් (හෝ ස්ප්ලිට්සෙන්සර් කැමරා සඳහා මැද) ආරම්භ කර, එම පේළියේ නිරාවරණය ආරම්භ කිරීමට පේළියෙන් ආරෝපණය ඉවත් කරන්න.
2. 'රේඛා කාලය' අවසන් වූ පසු (සාමාන්‍යයෙන් 5-20 μs), ඊළඟ පේළියට ගොස් සම්පූර්ණ සංවේදකය නිරාවරණය වන තෙක් 1 වන පියවරේ සිට නැවත කරන්න.
3. එක් එක් පේළිය සඳහා, නිරාවරණය අතරතුර ආරෝපණ එකතු වේ, එම පේළිය එහි නිරාවරණ කාලය අවසන් වන තුරු. ආරම්භ කිරීමට ඇති පළමු පේළිය පළමුව අවසන් වේ.
4. පේළියක් සඳහා නිරාවරණය අවසන් වූ පසු, ආරෝපණ කියවීමේ ධාරිත්‍රකය සහ ඇම්ප්ලිෆයර් වෙත මාරු කරන්න.
5. එම පේළියේ එක් එක් ඇම්ප්ලිෆයරයේ වෝල්ටීයතාවය ADC තීරුවට සම්බන්ධ කර, පේළියේ සෑම පික්සලයක් සඳහාම සංඥාව මනිනු ලැබේ.
6. කියවීම සහ යළි පිහිටුවීමේ ක්‍රියාවලිය සම්පූර්ණ වීමට 'රේඛා කාලය' ගතවනු ඇත, ඉන්පසු නිරාවරණය ආරම්භ කිරීමට ඊළඟ පේළිය එහි නිරාවරණ කාලයේ අවසානයට ළඟා වී ඇති අතර, 4 වන පියවරේ සිට ක්‍රියාවලිය නැවත සිදු වේ.
7. ඉහළ පේළිය සඳහා කියවීම අවසන් වූ වහාම, පහළ පේළිය වත්මන් රාමුව නිරාවරණය කිරීම ආරම්භ කර ඇති තාක් කල්, ඉහළ පේළිය ඊළඟ රාමුව නිරාවරණය කිරීම ආරම්භ කළ හැකිය (අතිච්ඡාදනය වන මාදිලිය). නිරාවරණ කාලය රාමු කාලයට වඩා කෙටි නම්, ඉහළ පේළිය පහළ පේළිය නිරාවරණය ආරම්භ වන තෙක් බලා සිටිය යුතුය. හැකි කෙටිම නිරාවරණය සාමාන්‍යයෙන් එක් පේළි කාලයකි.
ටක්සන් හි FL 26BW සිසිල් කළ CMOS කැමරාවSony IMX533 සංවේදකය සහිත, මෙම රෝලිං ෂටර් තාක්ෂණය භාවිතා කරයි.
ගෝලීය ෂටරය
මූලාශ්රය:GMAX3412 ගෝලීය ෂටර් CMOS රූප සංවේදකය
1. අත්පත් කර ගැනීම ආරම්භ කිරීම සඳහා, ආරෝපණය එකවර සම්පූර්ණ සංවේදකයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ (පික්සල් ළිඳෙහි ගෝලීය යළි පිහිටුවීම).
2. නිරාවරණයේදී ආරෝපණය එකතු වේ.
3. නිරාවරණය අවසානයේ, එකතු කරන ලද ආරෝපණ සෑම පික්සලයක් තුළම ආවරණය කරන ලද ළිඳකට ගෙන යනු ලැබේ, එහිදී නව අනාවරණය කරගත් ෆෝටෝන ගණන් නොකර කියවීම බලා සිටිය හැක. සමහර කැමරා මෙම අදියරේදී ආරෝපණ පික්සල් ධාරිත්‍රකයට ගෙන යයි.
4. එක් එක් පික්සලයේ ආවරණ ප්‍රදේශයේ ගබඩා කර ඇති අනාවරණය කරගත් ආරෝපණ සමඟ, පික්සලයේ ක්‍රියාකාරී ප්‍රදේශයට ඊළඟ රාමුව නිරාවරණය වීම ආරම්භ කළ හැකිය (අතිච්ඡාදනය වන මාදිලිය).
5. ආවරණ ප්‍රදේශයෙන් කියවීමේ ක්‍රියාවලිය රෝලිං ෂටර් සංවේදක සඳහා මෙන් සිදු වේ: සංවේදකයේ ඉහළ සිට වරකට එක් පේළියක් බැගින්, ආවරණ ළිඳෙන් කියවීමේ ධාරිත්‍රකය සහ ඇම්ප්ලිෆයර් වෙත ආරෝපණ මාරු කරනු ලැබේ.
6. එම පේළියේ සෑම ඇම්ප්ලිෆයරයකම වෝල්ටීයතාවය ADC තීරුවට සම්බන්ධ කර ඇති අතර, පේළියේ සෑම පික්සලයක් සඳහාම සංඥාව මනිනු ලැබේ.
7. කියවීම සහ යළි පිහිටුවීමේ ක්‍රියාවලිය සම්පූර්ණ වීමට 'රේඛා කාලය' ගතවනු ඇත, ඉන්පසු 5 වන පියවරේ සිට ඊළඟ පේළිය සඳහා ක්‍රියාවලිය නැවත සිදු වේ.
8. සියලුම පේළි කියවා අවසන් වූ පසු, කැමරාව ඊළඟ රාමුව කියවීමට සූදානම් වන අතර, නිරාවරණ කාලය දැනටමත් අවසන් වී ඇත්නම්, ක්‍රියාවලිය 2 වන පියවරෙන් හෝ 3 වන පියවරෙන් නැවත කළ හැක.
ටක්සන්ගේ ලිබ්රා 3412M මොනෝ sCMOS කැමරාවගෝලීය ෂටර් තාක්ෂණය භාවිතා කරන අතර, චලනය වන සාම්පල පැහැදිලිව සහ වේගයෙන් ග්‍රහණය කර ගැනීමට හැකියාව ලබා දෙයි.
CMOS සංවේදකවල වාසි සහ අවාසි
වාසි
● වැඩි වේග: CMOS සංවේදක සාමාන්‍යයෙන් CCD හෝ EMCCD සංවේදකවලට වඩා දත්ත ප්‍රතිදානයේ විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙල 1 සිට 2 දක්වා වේගවත් වේ.
● විශාල සංවේදක: වේගවත් දත්ත ප්‍රතිදානය මඟින් ඉහළ පික්සල් ගණන සහ විශාල දර්ශන ක්ෂේත්‍ර, මෙගාපික්සල් දස හෝ සිය ගණනක් දක්වා සක්‍රීය කරයි.
● අඩු ශබ්දය: සමහර CMOS සංවේදකවල කියවීමේ ශබ්දය 0.25e- තරම් අඩු විය හැකි අතර, අමතර ශබ්ද ප්‍රභවයන් එකතු කරන ආරෝපණ ගුණ කිරීම අවශ්‍ය නොවී EMCCD වලට තරඟ කරයි.
● පික්සල ප්‍රමාණයේ නම්‍යශීලීභාවය: පාරිභෝගික සහ ස්මාර්ට්ෆෝන් කැමරා සංවේදක පික්සල් ප්‍රමාණයන් ~1 μm පරාසය දක්වා අඩු කරන අතර, පික්සල් ප්‍රමාණයෙන් 11 μm දක්වා විද්‍යාත්මක කැමරා බහුලව දක්නට ලැබෙන අතර, 16 μm දක්වා ලබා ගත හැකිය.
● අඩු බල පරිභෝජනය: CMOS කැමරාවල අඩු බල අවශ්‍යතා නිසා ඒවා පුළුල් පරාසයක විද්‍යාත්මක හා කාර්මික යෙදීම්වල භාවිතා කිරීමට හැකියාව ලැබේ.
● මිල සහ ආයු කාලය: අඩු අන්තයේ CMOS කැමරා සාමාන්‍යයෙන් CCD කැමරාවලට සමාන හෝ මිලෙන් අඩු වන අතර, ඉහළ අන්තයේ CMOS කැමරා EMCCD කැමරාවලට වඩා මිලෙන් බෙහෙවින් අඩුය. ඒවායේ අපේක්ෂිත සේවා කාලය EMCCD කැමරාවකට වඩා බෙහෙවින් වැඩි විය යුතුය.
අවාසි
● රෝලිං ෂටරය: විද්‍යාත්මක CMOS කැමරා බොහොමයක රෝලිං ෂටරයක් ඇති අතර, එමඟින් පර්යේෂණාත්මක වැඩ ප්‍රවාහයන්ට සංකීර්ණත්වයක් එක් කළ හැකිය, නැතහොත් සමහර යෙදුම් බැහැර කළ හැකිය.
● ඉහළ අඳුරු ධාරාවt: බොහෝ CMOS කැමරාවලට CCD සහ EMCCD සංවේදකවලට වඩා බොහෝ ඉහළ අඳුරු ධාරාවක් ඇති අතර, සමහර විට දිගු නිරාවරණ වලදී (> තත්පර 1 ට වැඩි) සැලකිය යුතු ශබ්දයක් ඇති කරයි.
අද CMOS සංවේදක භාවිතා කරන තැන
ඒවායේ බහුකාර්යතාව නිසා, CMOS සංවේදක පුළුල් පරාසයක යෙදුම්වල දක්නට ලැබේ:
● පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ: ස්මාර්ට්ෆෝන්, වෙබ් කැමරා, DSLR, ක්‍රියාදාම කැමරා.
● ජීව විද්‍යාවන්: CMOS සංවේදක බලයඅන්වීක්ෂ කැමරාප්‍රතිදීප්ත රූපකරණය සහ වෛද්‍ය රෝග විනිශ්චය සඳහා භාවිතා වේ.
● තාරකා විද්‍යාව: දුරේක්ෂ සහ අභ්‍යවකාශ ප්‍රතිබිම්භකරණ උපාංග බොහෝ විට ඉහළ විභේදනයක් සහ අඩු ශබ්දයක් සඳහා විද්‍යාත්මක CMOS (sCMOS) භාවිතා කරයි.
● කාර්මික පරීක්ෂාව: ස්වයංක්‍රීය දෘශ්‍ය පරීක්ෂාව (AOI), රොබෝ විද්‍යාව, සහඅර්ධ සන්නායක පරීක්ෂාව සඳහා කැමරාවේගය සහ නිරවද්‍යතාවය සඳහා CMOS සංවේදක මත රඳා පවතී.
● මෝටර් රථ: උසස් රියදුරු සහායක පද්ධති (ADAS), පසුපස දර්ශන සහ වාහන නැවැත්වීමේ කැමරා.
● සෝදිසි කිරීම් සහ ආරක්ෂාව: අඩු ආලෝක සහ චලන අනාවරණය කිරීමේ පද්ධති.
ඒවායේ වේගය සහ පිරිවැය-කාර්යක්ෂමතාවය CMOS ඉහළ පරිමාණ වාණිජ භාවිතය සහ විශේෂිත විද්‍යාත්මක කටයුතු යන දෙකටම සුදුසු විසඳුම බවට පත් කරයි.
CMOS දැන් නවීන ප්‍රමිතිය වන්නේ ඇයි?
CCD සිට CMOS වෙත මාරුවීම එක රැයකින් සිදු වූවක් නොවේ, නමුත් එය නොවැළැක්විය හැකි විය. CMOS දැන් රූපකරණ කර්මාන්තයේ මූලික ගල වන්නේ මන්දැයි මෙන්න:
● නිෂ්පාදන වාසිය: සම්මත අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන මාර්ග මත ගොඩනගා ඇති අතර, පිරිවැය අඩු කර පරිමාණය වැඩි දියුණු කරයි.
● කාර්ය සාධන ලාභ: රෝලිං සහ ගෝලීය ෂටර් විකල්ප, වැඩිදියුණු කළ අඩු ආලෝක සංවේදීතාව සහ ඉහළ රාමු අනුපාත.
● ඒකාබද්ධ කිරීම සහ බුද්ධිය: CMOS සංවේදක දැන් චිපයේ AI සැකසුම්, දාර පරිගණකකරණය සහ තත්‍ය කාලීන විශ්ලේෂණය සඳහා සහය දක්වයි.
● නවෝත්පාදනය: ගොඩගැසූ CMOS, ක්වොන්ටා රූප සංවේදක සහ වක්‍ර සංවේදක වැනි නැගී එන සංවේදක වර්ග CMOS වේදිකා මත ගොඩනගා ඇත.
ස්මාර්ට්ෆෝන් වල සිටවිද්‍යාත්මක කැමරා, CMOS අනුවර්තනය කළ හැකි, බලවත් සහ අනාගතයට සූදානම් බව ඔප්පු කර ඇත.
නිගමනය
CMOS සංවේදක බොහෝ රූපකරණ යෙදුම් සඳහා නවීන ප්‍රමිතිය බවට පරිණාමය වී ඇත්තේ ඒවායේ කාර්ය සාධනය, කාර්යක්ෂමතාව සහ පිරිවැය සමතුලිතතාවයට ස්තූතිවන්ත වන බැවිනි. එදිනෙදා මතකයන් ග්‍රහණය කර ගැනීම හෝ අධිවේගී විද්‍යාත්මක විශ්ලේෂණය සිදු කිරීම යන දෙකෙහිම, CMOS තාක්ෂණය අද දෘශ්‍ය ලෝකය සඳහා අඩිතාලම සපයයි.
ගෝලීය ෂටර් CMOS සහ sCMOS වැනි නවෝත්පාදනයන් තාක්ෂණයේ හැකියාවන් පුළුල් කිරීම දිගටම කරගෙන යන බැවින්, එහි ආධිපත්‍යය ඉදිරි වසර ගණනාව තුළත් පවතිනු ඇත.
නිතර අසන පැන
රෝලිං ෂටරයක් සහ ගෝලීය ෂටරයක් අතර වෙනස කුමක්ද?
රෝලිං ෂටරයක් මඟින් රූප දත්ත පේළියෙන් පේළියට කියවන අතර, එමඟින් වේගයෙන් චලනය වන විෂයයන් ග්‍රහණය කර ගැනීමේදී චලන කෞතුක වස්තු (උදා: ඇලවීම හෝ වෙව්ලීම) ඇති විය හැක.
ගෝලීය ෂටරයක් මඟින් මුළු රාමුවම එකවර ග්‍රහණය කර ගන්නා අතර, චලිතයෙන් විකෘති වීම ඉවත් කරයි. යන්ත්‍ර දර්ශනය සහ විද්‍යාත්මක අත්හදා බැලීම් වැනි අධිවේගී රූපකරණ යෙදුම් සඳහා එය කදිමයි.
රෝලිං ෂටර් CMOS අතිච්ඡාදනය ප්‍රකාරය යනු කුමක්ද?
රෝලිං ෂටර් CMOS කැමරා සඳහා, අතිච්ඡාදනය වන ආකාරයෙන්, වත්මන් රාමුව සම්පූර්ණයෙන්ම සම්පූර්ණ වීමට පෙර ඊළඟ රාමුව නිරාවරණය කිරීම ආරම්භ කළ හැකි අතර, එමඟින් ඉහළ රාමු අනුපාත සඳහා ඉඩ සලසයි. මෙය කළ හැක්කේ එක් එක් පේළියේ නිරාවරණය සහ කියවීම කාලයත් සමඟ එකතැන පල්වෙන බැවිනි.
අධිවේගී පරීක්ෂාව හෝ තත්‍ය කාලීන ලුහුබැඳීම වැනි උපරිම රාමු අනුපාතය සහ ප්‍රතිදානය තීරණාත්මක වන යෙදුම් සඳහා මෙම මාදිලිය ප්‍රයෝජනවත් වේ. කෙසේ වෙතත්, එය කාල නියම කිරීමේ සහ සමමුහුර්තකරණයේ සංකීර්ණතාව තරමක් වැඩි කළ හැකිය.
ටක්සන් ෆොටෝනික්ස් සමාගම, සීමාසහිත. සියලුම හිමිකම් ඇවිරිණි. උපුටා දක්වන විට, කරුණාකර මූලාශ්රය පිළිගන්න:www.ටක්සන්.කොම්
