25/08/05ஸ்மார்ட்போன்கள் முதல் அறிவியல் கருவிகள் வரை, பட உணரிகள் இன்றைய காட்சி தொழில்நுட்பத்தின் மையமாக உள்ளன. இவற்றில், CMOS உணரிகள் ஆதிக்கம் செலுத்தும் சக்தியாக மாறிவிட்டன, அன்றாட புகைப்படங்கள் முதல் மேம்பட்ட நுண்ணோக்கி மற்றும் குறைக்கடத்தி ஆய்வு வரை அனைத்தையும் இயக்குகின்றன.
'நிரப்பு உலோக ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி' (CMOS) தொழில்நுட்பம் என்பது ஒரு மின்னணு கட்டமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறை தொழில்நுட்பங்களின் தொகுப்பாகும், இதன் பயன்பாடுகள் நம்பமுடியாத அளவிற்கு பரந்த அளவில் உள்ளன. உண்மையில், CMOS தொழில்நுட்பம் நவீன டிஜிட்டல் யுகத்தை ஆதரிப்பதாகக் கூறலாம்.
CMOS சென்சார் என்றால் என்ன?
CMOS பட உணரிகள் (CIS) செயலில் உள்ள பிக்சல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, அதாவது கேமராவின் ஒவ்வொரு பிக்சலிலும் மூன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட டிரான்சிஸ்டர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. CCD மற்றும் EMCCD பிக்சல்களில் டிரான்சிஸ்டர்கள் இல்லை.
ஒவ்வொரு பிக்சலிலும் உள்ள டிரான்சிஸ்டர்கள் இந்த 'செயலில் உள்ள' பிக்சல்களைக் கட்டுப்படுத்தவும், 'புல விளைவு' டிரான்சிஸ்டர்கள் மூலம் சிக்னல்களைப் பெருக்கவும், அவற்றின் தரவை அணுகவும் இணையாக உதவுகின்றன. முழு சென்சார் அல்லது ஒரு சென்சாரின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதிக்கு ஒற்றை வாசிப்பு பாதைக்கு பதிலாக, ஒருCMOS கேமராஇதில் குறைந்தது ஒரு முழு வரிசை ரீட்அவுட் ADCகள், சென்சாரின் ஒவ்வொரு நெடுவரிசைக்கும் ஒரு (அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட) ADC ஆகியவை அடங்கும். இவை ஒவ்வொன்றும் அவற்றின் நெடுவரிசையின் மதிப்பை ஒரே நேரத்தில் படிக்க முடியும். மேலும், இந்த 'செயலில் உள்ள பிக்சல்' சென்சார்கள் CMOS டிஜிட்டல் லாஜிக்குடன் இணக்கமாக உள்ளன, இது சாத்தியமான சென்சார் செயல்பாட்டை அதிகரிக்கிறது.
இந்த குணங்கள் அனைத்தும் சேர்ந்து CMOS சென்சார்களுக்கு அவற்றின் வேகத்தை அளிக்கின்றன. இருப்பினும், இணையான தன்மையில் ஏற்பட்ட இந்த அதிகரிப்பின் காரணமாக, தனிப்பட்ட ADCகள் அவற்றின் கண்டறியப்பட்ட சிக்னல்களை அதிக துல்லியத்துடன் அளவிட அதிக நேரம் எடுத்துக்கொள்ள முடிகிறது. இந்த நீண்ட மாற்று நேரங்கள், அதிக பிக்சல் எண்ணிக்கைகளுக்குக் கூட, மிகக் குறைந்த இரைச்சல் செயல்பாட்டை அனுமதிக்கின்றன. இதற்கும் பிற கண்டுபிடிப்புகளுக்கும் நன்றி, CMOS சென்சார்களின் வாசிப்பு சத்தம் CCDகளை விட 5x - 10x வரை குறைவாக இருக்கும்.
நவீன அறிவியல் CMOS (sCMOS) கேமராக்கள், ஆராய்ச்சி பயன்பாடுகளில் குறைந்த இரைச்சல் மற்றும் அதிவேக இமேஜிங்கிற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட CMOS இன் ஒரு சிறப்பு துணை வகையாகும்.
CMOS சென்சார்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன? (ரோலிங் vs குளோபல் ஷட்டர் உட்பட)
ஒரு பொதுவான CMOS சென்சாரின் செயல்பாடு படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது மற்றும் கீழே கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளது. கீழே உள்ள செயல்பாட்டு வேறுபாடுகளின் விளைவாக, உலகளாவிய மற்றும் ரோலிங் ஷட்டர் CMOS கேமராக்களுக்கு வெளிப்பாட்டின் நேரம் மற்றும் செயல்பாடு வேறுபடும் என்பதை நினைவில் கொள்க.
படம்: CMOS சென்சாருக்கான வாசிப்பு செயல்முறை
குறிப்பு: உரையில் விவாதிக்கப்பட்டபடி, CMOS கேமராக்களுக்கான ரீட்அவுட் செயல்முறை 'ரோலிங் ஷட்டர்' மற்றும் 'குளோபல் ஷட்டர்' கேமராக்களுக்கு இடையில் வேறுபடுகிறது. இரண்டு சந்தர்ப்பங்களிலும், ஒவ்வொரு பிக்சலிலும் ஒரு மின்தேக்கி மற்றும் பெருக்கி உள்ளது, இது கண்டறியப்பட்ட ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கையின் அடிப்படையில் மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. ஒவ்வொரு வரிசைக்கும், ஒவ்வொரு நெடுவரிசைக்கான மின்னழுத்தங்களும் நெடுவரிசை அனலாக் முதல் டிஜிட்டல் மாற்றிகள் மூலம் ஒரே நேரத்தில் அளவிடப்படுகின்றன.
ரோலிங் ஷட்டர்
1. ரோலிங் ஷட்டர் CMOS சென்சாருக்கு, மேல் வரிசையில் (அல்லது ஸ்பிளிட்சென்சர் கேமராக்களுக்கான மையத்தில்) தொடங்கி, அந்த வரிசையின் வெளிப்பாட்டைத் தொடங்க வரிசையில் இருந்து சார்ஜை அழிக்கவும்.
2. 'வரி நேரம்' முடிந்த பிறகு (பொதுவாக 5-20 μs), அடுத்த வரிசைக்குச் சென்று, முழு சென்சார் வெளிப்படும் வரை படி 1 இலிருந்து மீண்டும் செய்யவும்.
3. ஒவ்வொரு வரிசையிலும், வெளிப்பாடு நேரம் முடியும் வரை, வெளிப்பாடு நேரத்தில் சார்ஜ்கள் குவிந்துவிடும். தொடங்க வேண்டிய முதல் வரிசை முதலில் முடிவடையும்.
4. ஒரு வரிசைக்கான வெளிப்பாடு முடிந்ததும், சார்ஜ்களை ரீட்அவுட் மின்தேக்கி மற்றும் பெருக்கிக்கு மாற்றவும்.
5. அந்த வரிசையில் உள்ள ஒவ்வொரு பெருக்கியிலும் உள்ள மின்னழுத்தம் பின்னர் ADC நெடுவரிசையுடன் இணைக்கப்படுகிறது, மேலும் வரிசையில் உள்ள ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் சமிக்ஞை அளவிடப்படுகிறது.
6. ரீட்அவுட் மற்றும் மீட்டமைப்பு செயல்பாடு முடிவடைய 'வரி நேரம்' எடுக்கும், அதன் பிறகு வெளிப்பாடு தொடங்குவதற்கான அடுத்த வரிசை அதன் வெளிப்பாடு நேரத்தின் முடிவை எட்டியிருக்கும், மேலும் செயல்முறை படி 4 இலிருந்து மீண்டும் செய்யப்படும்.
7. மேல் வரிசைக்கான வாசிப்பு முடிந்தவுடன், கீழ் வரிசை தற்போதைய சட்டகத்தை வெளிப்படுத்தத் தொடங்கியிருந்தால், மேல் வரிசை அடுத்த சட்டகத்தின் வெளிப்பாட்டைத் தொடங்கலாம் (மேலெழுதும் முறை). வெளிப்பாடு நேரம் பிரேம் நேரத்தை விடக் குறைவாக இருந்தால், மேல் வரிசை கீழ் வரிசை வெளிப்பாடு தொடங்க காத்திருக்க வேண்டும். சாத்தியமான மிகக் குறுகிய வெளிப்பாடு பொதுவாக ஒரு வரி நேரமாகும்.
டக்சனின் FL 26BW குளிரூட்டப்பட்ட CMOS கேமராசோனி IMX533 சென்சார் கொண்ட இந்த ரோலிங் ஷட்டர் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.
உலகளாவிய ஷட்டர்
1. கையகப்படுத்துதலைத் தொடங்க, முழு சென்சாரிலிருந்தும் சார்ஜ் ஒரே நேரத்தில் அழிக்கப்படுகிறது (பிக்சல் கிணற்றின் உலகளாவிய மீட்டமைப்பு).
2. வெளிப்பாட்டின் போது மின்னூட்டம் குவிகிறது.
3. வெளிப்பாட்டின் முடிவில், சேகரிக்கப்பட்ட மின்னூட்டங்கள் ஒவ்வொரு பிக்சலுக்குள் உள்ள ஒரு மறைக்கப்பட்ட கிணற்றுக்கு நகர்த்தப்படுகின்றன, அங்கு அவை புதிய கண்டறியப்பட்ட ஃபோட்டான்கள் கணக்கிடப்படாமல் வாசிப்புக்காக காத்திருக்கலாம். சில கேமராக்கள் இந்த கட்டத்தில் மின்னூட்டங்களை பிக்சல் மின்தேக்கிக்குள் நகர்த்துகின்றன.
4. ஒவ்வொரு பிக்சலின் மறைக்கப்பட்ட பகுதியில் சேமிக்கப்பட்ட கண்டறியப்பட்ட கட்டணங்களுடன், பிக்சலின் செயலில் உள்ள பகுதி அடுத்த சட்டத்தின் வெளிப்பாட்டைத் தொடங்கலாம் (ஒன்றுடன் ஒன்று பயன்முறை).
5. மறைக்கப்பட்ட பகுதியிலிருந்து படிக்கும் செயல்முறை உருளும் ஷட்டர் சென்சார்களைப் போலவே தொடர்கிறது: ஒரு நேரத்தில் ஒரு வரிசையில், சென்சாரின் மேலிருந்து, மறைக்கப்பட்ட கிணற்றிலிருந்து படிக்கும் மின்தேக்கி மற்றும் பெருக்கிக்கு கட்டணங்கள் மாற்றப்படுகின்றன.
6. அந்த வரிசையில் உள்ள ஒவ்வொரு பெருக்கியிலும் உள்ள மின்னழுத்தம் ADC நெடுவரிசையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் வரிசையில் உள்ள ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் சமிக்ஞை அளவிடப்படுகிறது.
7. ரீட்அவுட் மற்றும் மீட்டமைப்பு செயல்பாடு முடிவடைய 'வரி நேரம்' எடுக்கும், அதன் பிறகு செயல்முறை படி 5 இலிருந்து அடுத்த வரிசைக்கு மீண்டும் நிகழும்.
8. அனைத்து வரிசைகளும் படிக்கப்பட்டவுடன், கேமரா அடுத்த சட்டகத்தைப் படிக்கத் தயாராக இருக்கும், மேலும் வெளிப்பாடு நேரம் ஏற்கனவே முடிந்துவிட்டால், செயல்முறை படி 2 அல்லது படி 3 இலிருந்து மீண்டும் செய்யப்படலாம்.
டக்சனின் லிப்ரா 3412M மோனோ sCMOS கேமராஉலகளாவிய ஷட்டர் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, நகரும் மாதிரிகளை தெளிவாகவும் விரைவாகவும் பிடிக்க உதவுகிறது.
CMOS சென்சார்களின் நன்மை தீமைகள்
நன்மை
● அதிக வேகம்: CMOS சென்சார்கள் பொதுவாக CCD அல்லது EMCCD சென்சார்களை விட தரவு வெளியீட்டில் 1 முதல் 2 ஆர்டர்கள் வேகமானவை.
● பெரிய சென்சார்கள்: வேகமான தரவு செயல்திறன் அதிக பிக்சல் எண்ணிக்கையையும் பெரிய பார்வை புலங்களையும் செயல்படுத்துகிறது, பத்து அல்லது நூற்றுக்கணக்கான மெகாபிக்சல்கள் வரை.
● குறைந்த சத்தம்: சில CMOS சென்சார்கள் 0.25e- வரை படிக்க இரைச்சலைக் கொண்டிருக்கலாம், கூடுதல் இரைச்சல் மூலங்களைச் சேர்க்கும் சார்ஜ் பெருக்கல் தேவையில்லாமல் EMCCD களுக்குப் போட்டியாக இருக்கும்.
● பிக்சல் அளவு நெகிழ்வுத்தன்மை: நுகர்வோர் மற்றும் ஸ்மார்ட்போன் கேமரா சென்சார்கள் பிக்சல் அளவுகளை ~1 μm வரம்பிற்குக் குறைக்கின்றன, மேலும் 11 μm வரையிலான பிக்சல் அளவுள்ள அறிவியல் கேமராக்கள் பொதுவானவை, மேலும் 16 μm வரை கிடைக்கின்றன.
● குறைந்த மின் நுகர்வு: CMOS கேமராக்களின் குறைந்த சக்தி தேவைகள், அவற்றை பல்வேறு வகையான அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்த உதவுகின்றன.
● விலை மற்றும் வாழ்நாள்: குறைந்த விலை CMOS கேமராக்கள் பொதுவாக CCD கேமராக்களைப் போலவே அல்லது விலையில் குறைவாக இருக்கும், மேலும் உயர்நிலை CMOS கேமராக்கள் EMCCD கேமராக்களை விட மிகக் குறைந்த விலையில் இருக்கும். அவற்றின் எதிர்பார்க்கப்படும் சேவை ஆயுட்காலம் EMCCD கேமராவை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.
பாதகம்
● ரோலிங் ஷட்டர்: பெரும்பாலான அறிவியல் CMOS கேமராக்கள் உருளும் ஷட்டரைக் கொண்டுள்ளன, இது சோதனை பணிப்பாய்வுகளுக்கு சிக்கலைச் சேர்க்கலாம் அல்லது சில பயன்பாடுகளை நிராகரிக்கலாம்.
● அதிக அடர் நிறமாற்றம்t: பெரும்பாலான CMOS கேமராக்கள் CCD மற்றும் EMCCD சென்சார்களை விட மிக அதிக டார்க் மின்னோட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன, சில நேரங்களில் நீண்ட வெளிப்பாடுகளில் (> 1 வினாடி) குறிப்பிடத்தக்க சத்தத்தை அறிமுகப்படுத்துகின்றன.
இன்று CMOS சென்சார்கள் எங்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன?
அவற்றின் பல்துறைத்திறன் காரணமாக, CMOS சென்சார்கள் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் காணப்படுகின்றன:
● நுகர்வோர் மின்னணுவியல்: ஸ்மார்ட்போன்கள், வெப்கேம்கள், DSLRகள், அதிரடி கேமராக்கள்.
● உயிரியல் அறிவியல்: CMOS சென்சார்கள் சக்திநுண்ணோக்கி கேமராக்கள்ஃப்ளோரசன்ஸ் இமேஜிங் மற்றும் மருத்துவ நோயறிதலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
● வானியல்: தொலைநோக்கிகள் மற்றும் விண்வெளி இமேஜிங் சாதனங்கள் பெரும்பாலும் உயர் தெளிவுத்திறன் மற்றும் குறைந்த இரைச்சலுக்கு அறிவியல் CMOS (sCMOS) ஐப் பயன்படுத்துகின்றன.
● தொழில்துறை ஆய்வு: தானியங்கி ஒளியியல் ஆய்வு (AOI), ரோபாட்டிக்ஸ், மற்றும்குறைக்கடத்தி ஆய்வுக்கான கேமராக்கள்வேகம் மற்றும் துல்லியத்திற்கு CMOS சென்சார்களை நம்பியிருங்கள்.
● வாகனம்: மேம்பட்ட ஓட்டுநர் உதவி அமைப்புகள் (ADAS), பின்புறக் காட்சி மற்றும் பார்க்கிங் கேமராக்கள்.
● கண்காணிப்பு & பாதுகாப்பு: குறைந்த வெளிச்சம் மற்றும் இயக்கத்தைக் கண்டறியும் அமைப்புகள்.
அவற்றின் வேகம் மற்றும் செலவு-செயல்திறன் ஆகியவை CMOS ஐ அதிக அளவிலான வணிக பயன்பாடு மற்றும் சிறப்பு அறிவியல் பணிகள் இரண்டிற்கும் ஏற்ற தீர்வாக ஆக்குகின்றன.
CMOS இப்போது நவீன தரநிலையாக இருப்பது ஏன்?
CCD யிலிருந்து CMOS க்கு மாறுவது ஒரே இரவில் நடக்கவில்லை, ஆனால் அது தவிர்க்க முடியாதது. CMOS இப்போது இமேஜிங் துறையின் மூலக்கல்லாக இருப்பதற்கான காரணம் இங்கே:
● உற்பத்தி நன்மை: நிலையான குறைக்கடத்தி உற்பத்தி வரிகளில் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது, செலவைக் குறைத்து அளவிடுதலை மேம்படுத்துகிறது.
● செயல்திறன் ஆதாயங்கள்: உருட்டல் மற்றும் உலகளாவிய ஷட்டர் விருப்பங்கள், மேம்படுத்தப்பட்ட குறைந்த-ஒளி உணர்திறன் மற்றும் அதிக பிரேம் விகிதங்கள்.
● ஒருங்கிணைப்பு & நுண்ணறிவு: CMOS சென்சார்கள் இப்போது ஆன்-சிப் AI செயலாக்கம், எட்ஜ் கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் நிகழ்நேர பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றை ஆதரிக்கின்றன.
● புதுமை: அடுக்கப்பட்ட CMOS, குவாண்டா இமேஜ் சென்சார்கள் மற்றும் வளைந்த சென்சார்கள் போன்ற வளர்ந்து வரும் சென்சார் வகைகள் CMOS தளங்களில் கட்டமைக்கப்படுகின்றன.
ஸ்மார்ட்போன்கள் முதல்அறிவியல் கேமராக்கள், CMOS தகவமைப்புக்கு ஏற்றது, சக்தி வாய்ந்தது மற்றும் எதிர்காலத்திற்குத் தயாராக உள்ளது என்பதை நிரூபித்துள்ளது.
முடிவுரை
செயல்திறன், செயல்திறன் மற்றும் செலவு ஆகியவற்றின் சமநிலை காரணமாக, பெரும்பாலான இமேஜிங் பயன்பாடுகளுக்கான நவீன தரநிலையாக CMOS சென்சார்கள் உருவாகியுள்ளன. அன்றாட நினைவுகளைப் படம்பிடிப்பதாக இருந்தாலும் சரி அல்லது அதிவேக அறிவியல் பகுப்பாய்வை நடத்துவதாக இருந்தாலும் சரி, CMOS தொழில்நுட்பம் இன்றைய காட்சி உலகிற்கு அடித்தளத்தை வழங்குகிறது.
உலகளாவிய ஷட்டர் CMOS மற்றும் sCMOS போன்ற புதுமைகள் தொழில்நுட்பத்தின் திறன்களைத் தொடர்ந்து விரிவுபடுத்துவதால், அதன் ஆதிக்கம் வரும் ஆண்டுகளுக்குத் தொடரும்.
அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்
ரோலிங் ஷட்டருக்கும் குளோபல் ஷட்டருக்கும் என்ன வித்தியாசம்?
ஒரு உருளும் ஷட்டர் படத் தரவை வரி வரியாகப் படிக்கிறது, இது வேகமாக நகரும் பொருட்களைப் படம்பிடிக்கும்போது இயக்கக் கலைப்பொருட்களை (எ.கா., சாய்வு அல்லது தள்ளாட்டம்) ஏற்படுத்தும்.
ஒரு உலகளாவிய ஷட்டர் முழு சட்டகத்தையும் ஒரே நேரத்தில் படம்பிடித்து, இயக்கத்திலிருந்து விலகலை நீக்குகிறது. இயந்திர பார்வை மற்றும் அறிவியல் பரிசோதனைகள் போன்ற அதிவேக இமேஜிங் பயன்பாடுகளுக்கு இது சிறந்தது.
ரோலிங் ஷட்டர் CMOS ஓவர்லேப் பயன்முறை என்றால் என்ன?
ரோலிங் ஷட்டர் CMOS கேமராக்களுக்கு, ஓவர்லேப் பயன்முறையில், தற்போதைய பிரேம் முழுமையாக நிறைவடைவதற்கு முன்பே அடுத்த பிரேமின் வெளிப்பாடு தொடங்கலாம், இது அதிக பிரேம் விகிதங்களை அனுமதிக்கிறது. ஒவ்வொரு வரிசையின் வெளிப்பாடும் வாசிப்பும் காலப்போக்கில் தடுமாறுவதால் இது சாத்தியமாகும்.
அதிகபட்ச பிரேம் வீதம் மற்றும் செயல்திறன் முக்கியமானதாக இருக்கும் பயன்பாடுகளில், அதாவது அதிவேக ஆய்வு அல்லது நிகழ்நேர கண்காணிப்பு போன்றவற்றில் இந்த முறை பயனுள்ளதாக இருக்கும். இருப்பினும், இது நேரம் மற்றும் ஒத்திசைவின் சிக்கலை சற்று அதிகரிக்கக்கூடும்.
டக்சன் ஃபோட்டோனிக்ஸ் கோ., லிமிடெட். அனைத்து உரிமைகளும் பாதுகாக்கப்பட்டவை. மேற்கோள் காட்டும்போது, தயவுசெய்து மூலத்தை ஒப்புக்கொள்ளவும்:www.டக்ஸன்.காம்
