25/07/31Гарчанде ки дар соли 2025 сенсорҳои CMOS дар тасвири илмӣ ва истеъмолӣ бартарӣ доранд, ин на ҳамеша чунин буд.
CCD маънои "Дастгоҳи барқгиранда"-ро дорад ва сенсорҳои CCD сенсорҳои аслии камераи рақамӣ буданд, ки бори аввал соли 1970 таҳия шудаанд. Камераҳои бар CCD ва EMCCD одатан барои барномаҳои илмӣ то чанд сол пеш тавсия мешуданд. Ҳарду технология то ҳол зинда боқӣ мемонанд, гарчанде ки истифодаи онҳо чароғ шудааст.
Суръати такмил ва рушди сенсорҳои CMOS афзоиш меёбад. Фарқи байни ин технологияҳо пеш аз ҳама дар тарзи коркард ва хондани заряди электронии ошкоршуда мебошад.
Сенсори CCD чист?
Сенсори CCD як намуди сенсори тасвирест, ки барои гирифтани нур ва табдил додани он ба сигналҳои рақамӣ истифода мешавад. Он аз як қатор пикселҳои ҳассос ба рӯшноӣ иборат аст, ки фотонҳоро ҷамъ мекунанд ва онҳоро ба зарядҳои барқӣ табдил медиҳанд.
Хониши сенсори CCD аз CMOS бо се роҳи муҳим фарқ мекунад:
● Интиқоли барқ: Фотоэлектронҳои гирифташуда ба таври электростатикӣ пиксел ба пиксел дар саросари сенсор ба минтақаи хондан дар поён интиқол дода мешаванд.
● Механизми хониш: Ба ҷои як қатори аналогӣ ба конвертерҳои рақамӣ (ADC), ки дар мувозӣ кор мекунанд, CCDҳо танҳо як ё ду ADC (ё баъзан бештар) истифода мебаранд, ки пикселҳоро пай дар пай мехонанд.
Ҷойгиркунии конденсатор ва пурқувваткунанда: Ба ҷои конденсаторҳо ва пурқувваткунандаҳо дар ҳар як пиксел, ҳар як ADC як конденсатор ва пурқувват дорад.
Сенсори CCD чӣ гуна кор мекунад?
Ин аст, ки сенсори CCD барои ба даст овардан ва коркарди тасвир чӣ гуна кор мекунад:
Тасвири: Раванди хондан барои сенсори CCD
Дар охири таъсири худ, сенсорҳои CCD аввал зарядҳои ҷамъшударо ба дохили як майдони нигоҳдории ниқобшуда дар дохили ҳар як пиксел интиқол медиҳанд (намоиш дода нашудааст). Сипас, як қатор дар як вақт, пардохтҳо ба феҳристи хониш интиқол дода мешаванд. Як сутун дар як вақт, пардохтҳо дар феҳристи хониш хонда мешаванд.
1. Тозакунии барқ: Барои оғоз кардани ба даст овардан, заряд ҳамзамон аз тамоми сенсор тоза карда мешавад (пардачаи глобалӣ).
2. Ҷамъоварии барқ: Ҳангоми таъсири барқ заряд ҷамъ мешавад.
3. Захираи барқ: Дар охири экспозиция, зарядҳои ҷамъшуда ба майдони ниқобшуда дар дохили ҳар як пиксел интиқол дода мешаванд (интиқоли байнишабӣ CCD номида мешавад), ки дар он ҷо онҳо метавонанд бидуни ҳисоб кардани фотонҳои нави ошкоршуда хонданро интизор шаванд.
4. Экспозицияи чаҳорчӯбаи навбатӣ: Бо зарядҳои ошкоршуда дар майдони ниқобшудаи пикселҳо, майдони фаъоли пикселҳо метавонад ба экспозицияи чаҳорчӯбаи навбатӣ оғоз кунад (ҳолати такрорӣ).
5. Хониши пайдарпай: Як сатр дар як вақт, пардохтҳо аз ҳар як сатри чаҳорчӯбаи тайёр ба "регистри хондан" интиқол дода мешаванд.
6. Хониши ниҳоӣ: Як сутун дар як вақт, зарядҳо аз ҳар як пиксел ба гиреҳи хониш барои хондан дар ADC интиқол дода мешаванд.
7. Такрор: Ин раванд то он даме такрор мешавад, ки зарядҳои ошкоршуда дар ҳама пикселҳо ҳисоб карда шаванд.
Ин монеа, ки дар натиҷаи хондани ҳама пардохтҳои ошкоршуда аз ҷониби шумораи ками (баъзан як) нуқтаҳои хониш ба вуҷуд омадааст, боиси маҳдудиятҳои шадид дар интиқоли додаҳои сенсорҳои CCD дар муқоиса бо CMOS мегардад.
Тарафҳо ва нуқсонҳои сенсорҳои CCD
| Тарафдор | Манфиатҳо |
| Ҷараёни пасти торик Одатан ~0,001 e⁻/p/s ҳангоми хунук шудан. | Суръати маҳдуд Ҳаҷми интиқоли маъмулӣ ~20 МП/с — нисбат ба CMOS хеле сусттар аст. |
| Пардохти Binning on-Pixel пеш аз хондан ҷамъ карда мешавад ва садоро коҳиш медиҳад. | Садои баланди хониш 5–10 e⁻ аз сабаби хондани як нуқтаи ADC маъмул аст. |
| Global Shutter Пардаҳои ҳақиқии глобалӣ ё қариб глобалӣ дар CCD-ҳои интерлайн/интиқоли чаҳорчӯба. | Андозаҳои калонтари пиксел ба пешниҳодҳои CMOS миниатюризатсия мувофиқат карда наметавонанд. |
| Якрангии баланди тасвир Барои тасвири миқдорӣ аъло аст. | Истеъмоли нерӯи баланд Барои иваз кардани заряд ва хондан нерӯи бештарро талаб мекунад. |
Бартарии сенсори CCD
● Ҷараёни торикии паст: Моҳиятан ҳамчун технология, сенсорҳои CCD одатан ҷараёни хеле ками торик доранд, одатан ҳангоми хунуккунӣ 0,001 e-/p/s.
● Пайвасткунии 'дар-пиксел': Ҳангоми боркунӣ, CCD-ҳо пеш аз хондан пардохтҳоро илова мекунанд, на баъд аз он, яъне садои иловагии хониш ҷорӣ намешавад. Ҷараёни торик меафзояд, аммо тавре ки дар боло зикр гардид, ин одатан хеле паст аст.
● Пардаи глобалӣ: Сенсорҳои 'Interline' CCD бо пардаи воқеии глобалӣ кор мекунанд. Сенсорҳои "Интиқоли чаҳорчӯбаи" CCD пардаи "ним глобалӣ"-ро истифода мебаранд (ниг. Минтақаи "Ниқобпӯшида" дар расми 45) – раванди интиқоли чаҳорчӯба барои оғоз ва анҷом додани экспозитсия воқеан ҳамзамон нест, аммо маъмулан тартиби 1-10 микросонияро мегирад. Баъзе CCDs пардаи механикиро истифода мебаранд.
Камбудиҳои сенсорҳои CCD
● Суръати маҳдуд: интиқоли маъмулии маълумот бо пиксел дар як сония метавонад тақрибан 20 мегапиксел дар як сония (МП/с) бошад, ки ба тасвири 4 МП дар 5 кадр дар сония баробар аст. Ин назар ба CMOS муодили тақрибан 20 маротиба сусттар ва аз CMOS-и баландсуръат ҳадди аққал 100 маротиба сусттар аст.
● Садои баланди хониш: Садои хониш дар CCDs баланд аст, асосан аз он сабаб аст, ки зарурати кор кардани ADC(ҳо)-ро бо суръати баланд барои ноил шудан ба суръати истифодашавандаи камера. 5 то 10 e- барои камераҳои баландсифати CCD маъмул аст.
● Пикселҳои калонтар: Барои бисёр барномаҳо, пикселҳои хурдтар бартариҳоро фароҳам меоранд. Меъмории маъмулии CMOS имкон медиҳад, ки андозаи ҳадди ақали пиксел нисбат ба CCD хурдтар бошад.
● Истеъмоли қувваи барқ: Талаботи нерӯ барои идора кардани сенсорҳои CCD нисбат ба CMOS хеле баландтар аст.
Барномаҳои сенсорҳои CCD дар тасвири илмӣ
Гарчанде ки технологияи CMOS маъруфият пайдо кардааст, сенсорҳои CCD то ҳол дар баъзе барномаҳои тасвирии илмӣ бартарӣ доранд, ки дар он сифат, ҳассосият ва мувофиқати тасвир муҳим аст. Қобилияти олии онҳо барои гирифтани сигналҳои нури кам бо садои ҳадди аққал онҳоро барои барномаҳои дақиқ беҳтарин месозад.
Астрономия
Сенсорҳои CCD дар тасвири астрономӣ аз сабаби қобилияти гирифтани нури заиф аз ситораҳо ва галактикаҳои дур муҳим мебошанд. Онҳо ҳам дар расадхонаҳо ва ҳам дар астрономияи пешрафтаи ҳаводор барои астрофотографияи дуру дароз истифода мешаванд ва тасвирҳои равшан ва муфассалро пешкаш мекунанд.
Микроскопия ва илмҳои ҳаёт
Дар илмҳои ҳаёт, сенсорҳои CCD барои гирифтани сигналҳои заифи флуоресцентӣ ё сохторҳои нозуки ҳуҷайра истифода мешаванд. Ҳассосияти баланд ва якрангии онҳо онҳоро барои барномаҳои монанди микроскопияи флуоресцентӣ, тасвири ҳуҷайраҳои зинда ва патологияи рақамӣ комил месозад. Вокуниши нури хаттии онҳо таҳлили дақиқи миқдорӣро таъмин мекунад.
Санҷиши нимноқилҳо
Сенсорҳои CCD дар истеҳсоли нимноқилҳо, махсусан барои санҷиши вафли муҳим мебошанд. Ҳаҷми баланд ва сифати пайвастаи тасвири онҳо барои муайян кардани камбудиҳои миқёси микросхемаҳои микросхемаҳои, таъмини дақиқии дар истеҳсоли нимноқилҳо зарурӣ муҳим аст.
Рентген ва тасвири илмӣ
Сенсорҳои CCD инчунин дар системаҳои муайянкунии рентгенӣ ва дигар барномаҳои махсуси тасвирӣ истифода мешаванд. Қобилияти онҳо барои нигоҳ доштани таносуби баланди сигнал ба садо, махсусан ҳангоми хунуккунӣ, барои тасвири равшан дар шароити душвор ба монанди кристаллография, таҳлили мавод ва озмоиши вайроннашаванда муҳим аст.
Оё сенсорҳои CCD имрӯз ҳам мувофиқанд?
Tucsen H-694 & 674 камераи CCD
Сарфи назар аз рушди босуръати технологияи CMOS, сенсорҳои CCD аз кӯҳнаанд. Онҳо дар вазифаҳои тасвири ултра паст ва дақиқи баланд, ки дар он сифати тасвир ва хусусиятҳои садои беҳамтои онҳо муҳим аст, интихоби афзалиятнок боқӣ мемонанд. Дар соҳаҳое, ба монанди астрономияи амиқи кайҳонӣ ё микроскопияи пешрафтаи флуоресцентӣ, камераҳои CCD аксар вақт аз алтернативаҳои зиёди CMOS бартарӣ доранд.
Фаҳмидани ҷиҳатҳои қавӣ ва заъфи сенсорҳои CCD ба муҳаққиқон ва муҳандисон кӯмак мекунад, ки технологияи дурустро барои эҳтиёҷоти мушаххаси худ интихоб кунанд ва иҷрои беҳтаринро дар барномаҳои илмӣ ё саноатии худ таъмин кунанд.
Саволҳо
Кай ман бояд сенсори CCD-ро интихоб кунам?
Сенсорҳои CCD имрӯз нисбат ба даҳ сол пеш хеле каманд, зеро технологияи CMOS ҳатто ба иҷрои пасти ҷараёни торикии онҳо шурӯъ мекунад. Бо вуҷуди ин, ҳамеша барномаҳое мавҷуданд, ки омезиши хусусиятҳои иҷрои онҳо, ба монанди сифати олии тасвир, садои паст ва ҳассосияти баланд - бартарӣ медиҳад
Чаро камераҳои илмӣ сенсорҳои хунукшудаи CCD-ро истифода мебаранд?
Хунуккунӣ садои гармиро ҳангоми гирифтани тасвир коҳиш дода, возеҳи тасвир ва ҳассосиятро беҳтар мекунад. Ин махсусан барои тасвири илмии нури кам ва дурудароз муҳим аст, бинобар ин бисёриҳои олӣкамераҳои илмӣБарои натиҷаҳои тозатар ва дақиқтар ба CCD-ҳои хунукшуда такя кунед.
Ҳолати такрорӣ дар сенсорҳои CCD ва EMCCD чист ва он чӣ гуна кори камераро беҳтар мекунад?
Сенсорҳои CCD ва EMCCD одатан қодиранд "режими такрорӣ". Барои камераҳои глобалии парда, ин ба қобилияти хондани чаҳорчӯбаи қаблӣ ҳангоми экспозицияи чаҳорчӯбаи навбатӣ дахл дорад. Ин ба сикли баланд (қариб 100%) оварда мерасонад, яъне вақти ҳадди ақал барои фош кардани чаҳорчӯба ба рӯшноӣ ва аз ин рӯ суръати баландтари кадрҳо сарф мешавад.
Эзоҳ: Ҳолати такрорӣ барои сенсорҳои пардача маънои дигар дорад.
Агар шумо хоҳед, ки дар бораи пардаҳо маълумоти бештар гиред, лутфан клик кунед:
Усули идоракунии парда чӣ гуна кор мекунад ва чӣ гуна истифода бурдани он
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ҳама ҳуқуқҳо ҳифз шудаанд. Ҳангоми истинод, лутфан манбаъро тасдиқ кунед:www.tucsen.com
