25/07/31Sanaos dina taun 2025, sénsor CMOS ngadominasi pencitraan ilmiah sareng konsumen sami, ieu sanés waé.
CCD nangtung pikeun 'Charge-Coupled Device', sareng sensor CCD mangrupikeun sénsor kaméra digital asli, mimiti dikembangkeun dina 1970. CCD- sareng kaméra basis EMCCD biasana disarankeun pikeun aplikasi ilmiah dugi ka sababaraha taun ka pengker. Kadua téknologi éta masih salamet dugi ka ayeuna, sanaos kagunaanana parantos janten ceruk.
Laju perbaikan sareng pamekaran sensor CMOS terus ningkat. Beda antara téknologi ieu utamana dina cara ngolah sareng maca muatan éléktronik anu dideteksi.
Naon Dupi hiji sénsor CCD?
Sénsor CCD mangrupikeun jinis sénsor gambar anu dianggo pikeun moto cahaya sareng ngarobih kana sinyal digital. Ieu diwangun ku hiji Asép Sunandar Sunarya piksel sénsitip cahya nu ngumpulkeun foton jeung ngarobahna kana muatan listrik.
Pembacaan sensor CCD béda sareng CMOS dina tilu cara anu penting:
● Mindahkeun muatan: Photoelectrons direbut sacara electrostatically dipindahkeun piksel-ka-piksel sakuliah sensor ka wewengkon readout di handap.
● Mékanisme Readout: Gantina sakabéh baris analog kana converters digital (ADCs) operasi di paralel, CCDs ngagunakeun ngan hiji atawa dua ADCs (atawa kadang leuwih) nu maca piksel sequentially.
Kapasitor sareng Panguat Panempatan: Gantina kapasitor sareng panguat dina unggal piksel, unggal ADC gaduh hiji kapasitor sareng panguat.
Kumaha Dupi hiji Sensor CCD Gawé?
Kieu kumaha cara sénsor CCD pikeun nyandak sareng ngolah gambar:
Gambar: Prosés Readout pikeun sénsor CCD
Dina ahir paparanana, sénsor CCD mimiti ngalihkeun biaya anu dikumpulkeun dina tempat panyimpen masked di jero unggal piksel (henteu ditémbongkeun). Lajeng, hiji baris dina hiji waktu, biaya dipindahkeun kana register readout. Hiji kolom dina hiji waktu, biaya dina register readout dibaca kaluar.
1. Ngabersihan Biaya: Pikeun ngawitan akuisisi, muatan sakaligus diberesihan tina sakabeh sensor (jepret global).
2. Akumulasi muatan: Muatan accumulates salila paparan.
3. Panyimpenan muatan: Dina ahir paparan, muatan dikumpulkeun dipindahkeun ka wewengkon masked dina unggal piksel (disebut interline mindahkeun CCD), dimana maranéhna bisa antosan readout tanpa foton kauninga anyar diitung.
4. Paparan pigura salajengna: Kalayan muatan nu dideteksi disimpen dina wewengkon masked piksel, wewengkon aktip piksel bisa ngamimitian paparan pigura salajengna (mode tumpang tindihna).
5. Bacaan Sequential: Hiji baris dina hiji waktu, biaya ti unggal baris pigura rengse dipindahkeun kana 'readout register'.
6. Readout ahir: Hiji kolom dina hiji waktu, muatan ti unggal piksel anu shuttled kana titik readout pikeun readout di ADC.
7. Pangulangan: Prosés ieu terus-terusan nepi ka deteksi muatan dina sakabéh piksel diitung.
Ieu bottleneck disababkeun ku sadaya muatan nu dideteksi dibaca ku sajumlah leutik (kadang-kadang hiji) titik readout, ngabalukarkeun watesan parna dina throughput data sensor CCD dibandingkeun CMOS.
Pro jeung kontra ngeunaan sensor CCD
| Naros | Kontra |
| Arus Gelap Lemah Biasana ~0,001 e⁻/p/s nalika tiis. | Kacepetan kawates throughput tipikal ~ 20 MP/s — langkung laun tibatan CMOS. |
| Biaya Binning On-Pixel dijumlahkeun sateuacan maca, ngirangan sora. | High Read Noise 5–10 e⁻ ilahar alatan hiji titik ADC readout. |
| Rana Global Leres jepret global atanapi caket global dina CCD interline/frame-transfer. | Ukuran piksel anu langkung ageung Teu tiasa cocog sareng miniaturisasi nawaran CMOS. |
| Uniformity Gambar Luhur Alus pikeun Imaging kuantitatif. | Konsumsi Daya Luhur Merlukeun kakuatan leuwih pikeun mindahkeun muatan jeung maca. |
Kaunggulan tina sensor CCD
● Low poék Ayeuna: Inherently salaku téhnologi a, sensor CCD condong boga arus poék pisan low, ilaharna dina urutan 0,001 e- / p / s lamun tiis.
● 'Dina-piksel' Binning: Nalika binning, CCDs nambahkeun biaya saméméh readout, moal sanggeus, hartina euweuh noise dibaca tambahan diwanohkeun. Arus poék ningkat, tapi sakumaha anu kacatet di luhur, ieu biasana rendah pisan.
● Jepret Global: 'Interline' sensor CCD beroperasi kalawan jepret global leres. Sensor CCD 'Frame Transfer' ngagunakeun jepret 'satengah global' (tingali wilayah 'Masked' dina Gambar 45) - prosés mindahkeun pigura pikeun ngamimitian jeung mungkas paparan teu sabenerna sakaligus, tapi ilaharna nyokot urutan 1-10 microseconds. Sababaraha CCDs ngagunakeun shuttering mékanis.
Kontra tina sénsor CCD
● Speed kawates: throughput data has dina piksel per detik bisa jadi sabudeureun 20 Megapiksel per detik (MP / s), sarua jeung gambar 4 MP dina 5 fps. Ieu sakitar 20x langkung laun tibatan CMOS sarimbag, sareng sahenteuna 100x langkung laun tibatan CMOS berkecepatan tinggi.
● High Baca Noise: Baca noise dina CCDs tinggi, sakitu legana alatan kudu ngajalankeun ADC (s) dina laju luhur pikeun ngahontal speed kaméra usable. 5 nepi ka 10 e- ilahar pikeun kaméra CCD high-end.
● Piksel gedé: Pikeun loba aplikasi, piksel leutik nyadiakeun kaunggulan. Arsitéktur CMOS has ngamungkinkeun ukuran piksel minimum anu langkung alit tibatan CCD.
● Konsumsi Daya Tinggi: Sarat kakuatan pikeun ngajalankeun sensor CCD loba nu leuwih luhur ti CMOS.
Aplikasi tina sénsor CCD dina Imaging Ilmiah
Sanajan téhnologi CMOS geus miboga popularitas, sensor CCD masih pikaresep dina aplikasi pencitraan ilmiah tangtu dimana kualitas gambar, sensitipitas, jeung konsistensi anu pangpentingna. Kamampuhan unggulna pikeun moto sinyal-sinyal cahaya remen kalayan bising minimal ngajantenkeun aranjeunna cocog pikeun aplikasi anu akurat.
Astronomi
Sénsor CCD penting dina pencitraan astronomis alatan kamampuhna pikeun moto cahaya samar ti béntang jauh jeung galaksi. Éta téh loba dipaké dina observatorium boh astronomi amatir canggih pikeun astrofotografi lila-paparan, delivering jelas, gambar lengkep.
Mikroskopi jeung Élmu Kahirupan
Dina élmu kahirupan, sénsor CCD dipaké pikeun moto sinyal fluoresensi lemah atawa struktur sélulér halus. Sensitipitas sareng seragamna anu luhur ngajantenkeun aranjeunna sampurna pikeun aplikasi sapertos mikroskop fluoresensi, pencitraan sél langsung, sareng patologi digital. Réspon cahaya linier maranéhna mastikeun analisis kuantitatif anu akurat.
Inspection Semikonduktor
Sensor CCD penting pisan dina manufaktur semikonduktor, khususna pikeun pamariksaan wafer. Résolusi anu luhur sareng kualitas gambar anu konsisten penting pikeun ngaidentipikasi cacad skala mikro dina chip, mastikeun katepatan anu diperyogikeun dina produksi semikonduktor.
X-ray jeung Imaging Ilmiah
Sensor CCD ogé dianggo dina sistem deteksi sinar-X sareng aplikasi pencitraan khusus anu sanés. Kamampuhan pikeun ngajaga rasio sinyal-ka-noise anu luhur, khususna nalika tiis, penting pisan pikeun pencitraan anu jelas dina kaayaan anu nangtang sapertos kristalografi, analisa bahan, sareng uji non-destructive.
Naha Sénsor CCD Masih Relevan Kiwari?
Tucsen H-694 & 674 kaméra CCD
Sanajan ngembangkeun gancang tina téhnologi CMOS, sensor CCD jauh ti leungit. Aranjeunna tetep janten pilihan anu dipikaresep dina lampu ultra-rendah sareng tugas pencitraan presisi tinggi, dimana kualitas gambar anu teu cocog sareng ciri noise penting pisan. Dina widang kawas astronomi jero rohangan atawa mikroskop fluoresensi canggih, kaméra CCD mindeng outperform loba alternatif CMOS.
Ngartos kaunggulan sareng kalemahan sensor CCD ngabantosan panaliti sareng insinyur milih téknologi anu pas pikeun kabutuhan khususna, mastikeun kinerja optimal dina aplikasi ilmiah atanapi industri.
FAQs
Iraha kuring kedah milih sénsor CCD?
Sensor CCD ayeuna langkung jarang tibatan sapuluh taun ka pengker, sabab téknologi CMOS mimiti ngaganggu kinerja ayeuna poékna anu rendah. Tapi, bakal salawasna aya aplikasi dimana kombinasi ciri kinerja maranéhanana-sapertos kualitas gambar unggul, noise low, sarta sensitipitas tinggi-nyadiakeun kaunggulan.
Naha kaméra ilmiah ngagunakeun sénsor CCD anu tiis?
Cooling ngurangan bising termal salila newak gambar, ngaronjatkeun kajelasan gambar jeung sensitipitas. Ieu hususna penting pikeun pencitraan ilmiah lampu-rendah sareng paparan panjang, naha seueur anu luhurkaméra ilmiahngandelkeun CCDs tiis pikeun cleaner, hasilna leuwih akurat.
Naon mode tumpang tindihna dina sénsor CCD sareng EMCCD, sareng kumaha carana ningkatkeun kinerja kaméra?
Sensor CCD sareng EMCCD biasana tiasa 'mode tumpang tindih'. Pikeun kaméra jepret global, ieu nujul kana kamampuhan pikeun maca kaluar pigura saméméhna salila paparan pigura salajengna. Ieu ngakibatkeun siklus tugas tinggi (deukeut 100%), hartina waktu minimal keur wasted teu exposing pigura ka lampu, sarta ku kituna ongkos pigura leuwih luhur.
Catetan: Modeu Tumpang tindih boga harti anu béda pikeun sénsor jepret ngagulung.
Lamun hayang leuwih jéntré ngeunaan rolling shutters, mangga klik:
Kumaha Rolling Shutter Control Mode Gawéna Jeung Kumaha ngagunakeun eta
Tucsen Photonics Co., Ltd Sadaya hak ditangtayungan. Nalika ngutip, mangga terang sumberna:www.tucsen.com
