25/07/31כאָטש אין 2025, דאָמינירן CMOS סענסאָרן סיי וויסנשאַפטלעכע און סיי קאָנסומער בילדער, איז דאָס נישט שטענדיק געווען דער פאַל.
CCD שטייט פאר 'Charge-Coupled Device', און CCD סענסארן זענען געווען די אריגינעלע דיגיטאלע קאמערא סענסארן, ערשט אנטוויקלט אין 1970. CCD- און EMCCD-באזירטע קאמעראס זענען געווען געווענליך רעקאמענדירט פאר וויסנשאפטלעכע אנווענדונגען ביז נאר א פאר יאר צוריק. ביידע טעכנאלאגיעס בלייבן נאך היינט, כאטש זייערע באנוצן זענען געווארן א נישע.
די ראטע פון פֿאַרבעסערונג און אַנטוויקלונג פון CMOS סענסאָרן גייט ווייטער אָן. דער אונטערשייד צווישן די טעכנאָלאָגיעס ליגט הויפּטזעכלעך אין דעם וועג ווי זיי פּראָצעסירן און לייענען אויס דעטעקטירטע עלעקטראָנישע אָפּצאָל.
וואָס איז אַ CCD סענסאָר?
א CCD סענסאר איז א טיפ בילד סענסאר וואס ווערט גענוצט צו כאפן ליכט און עס פארוואנדלען אין דיגיטאלע סיגנאלן. עס באשטייט פון אן ארעי פון ליכט-סענסיטיווע פיקסעלן וואס זאמלען פאטאנען און פארוואנדלען זיי אין עלעקטרישע לאדונגען.
CCD סענסאר אויסלייגונג איז אנדערש פון CMOS אין דריי וויכטיגע וועגן:
● אָפּצאָל טראַנספערפאטאעלעקטראנען וואס ווערן אויפגעכאפט ווערן עלעקטראסטאטיש באוועגט פּיקסעל-צו-פּיקסעל אריבער דעם סענסאר צו אן אויסלייג-געגנט ביי דער אונטערשטער טייל.
● אויסלייענונג מעכאניזםאנשטאט א גאנצע רייע פון אנאלאג-צו-דיגיטאלע קאנווערטערן (ADCs) וואס ארבעטן אין פאראלעל, ניצן CCDs נאר איין אדער צוויי ADCs (אדער מאנchmal מער) וואס לייענען פיקסעלן סיקווענשעל.
קאַפּאַסיטאָר און אַמפּליפייער פּלייסמאַנט: אַנשטאָט קאַפּאַסיטאָרן און אַמפּליפיערס אין יעדן פּיקסעל, יעדער ADC האט איין קאַפּאַסיטאָר און אַמפּליפייער.
ווי אזוי ארבעט א CCD סענסאר?
דאָ איז ווי אַ CCD סענסאָר אַרבעט צו כאַפּן און פּראָצעסירן אַ בילד:
פיגור: אויסלייענונג פּראָצעס פֿאַר אַ CCD סענסאָר
ביים סוף פון זייער עקספּאָזיציע, CCD סענסאָרן באַוועגן ערשט די געזאַמלטע טשאַרדזשעס צו אַ באַהאַלטענע סטאָרידזש געגנט אין יעדן פּיקסעל (נישט געוויזן). דערנאָך, איין שורה אין אַ צייט, ווערן טשאַרדזשעס באַוועגט אין אַ לייענונג רעגיסטער. איין קאָלום אין אַ צייט, ווערן טשאַרדזשעס אין דעם לייענונג רעגיסטער אויסגעלייענט.
1. אָפּצאָל קלירינג: צו אָנהייבן די אַקוויזישאַן, ווערט די אָפּצאָל גלײַכצײַטיק אַוועקגענומען פֿון דעם גאַנצן סענסאָר (גלאָבאַלער שאַטער).
2. אָפּצאָל אַקיומיאַליישאַן: אָפּצאָל אַקיומיאַלייץ בעשאַס ויסשטעלן.
3. אָפּצאָל סטאָרידזשביים סוף פון דער עקספּאָזיציע, ווערן געזאַמלטע לאָדן באַוועגט צו אַ פֿאַרמאַסקירטן געגנט אין יעדן פּיקסעל (גערופֿן אינטערליין טראַנספער CCD), וואו זיי קענען וואַרטן אויף אַן אויסלייענונג אָן די ציילנדיקע נייע דעטעקטירטע פֿאָטאָנען.
4. עקספּאָוזשער פון ווייַטער ראַםמיט די דעטעקטירטע לאדונגען געהיט אין דעם פארמאסקירטן שטח פון פּיקסעלן, קען דער אקטיווער שטח פון פּיקסעלן אָנהייבן די עקספּאָזישאַן פון דעם קומענדיקן ראַם (איבערלאַפּ מאָדע).
5. סיקווענטשאַל לייענונגאיין ריי אין א צייט, ווערן לאדונגען פון יעדער ריי פון דעם פארטיקן ראם אריבערגעפירט אין א 'אויסלייענונג רעגיסטער'.
6. לעצטע אויסלייגאיין קאלום אין א צייט, ווערן לאדונגען פון יעדן פּיקסעל אריינגעשיקט אין דעם אויסלעזונג נאָדע פאר אויסלעזונג ביים ADC.
7. איבערחזרןדער פּראָצעס איבערחזרט זיך ביז די דעטעקטירטע טשאַרדזשעס אין אַלע פּיקסעלס ווערן געציילט.
די פלאַשנעק, פֿאַראורזאַכט דורך דעם וואָס אַלע דעטעקטירטע לאָדן ווערן געלייענט דורך אַ קליינער צאָל (מאַנטשמאָל איינס) אויסלייענונגס-פּונקטן, פֿירט צו ערנסטע באגרענעצונגען אין די דאַטן-דורכפֿלוס פֿון CCD סענסאָרן אין פֿאַרגלייך מיט CMOS.
מעלות און חסרונות פון CCD סענסארן
| פּראָס | קאָנס |
| נידעריגער טונקל-שטראָם טיפּיש ~0.001 e⁻/p/s ווען אָפּגעקילט. | לימיטירטע גיכקייט טיפּישע דורכפיר ~20 MP/s — פיל שטייטער ווי CMOS. |
| אויף-פּיקסעל בינינג טשאַרדזשעס ווערן סאַמד איידער אויסלייענען, וואָס רעדוצירט ראַש. | הויך לייענען ראַש 5–10 e⁻ איז געוויינטלעך רעכט צו איין-פונט ADC לייענען. |
| גלאבאלער שאדער אמתער גלאבאלער אדער כמעט-גלאבאלער שאדער אין אינטערליין/פריים-טראַנספער CCDs. | גרעסערע פּיקסעל סיזעס קענען נישט גלייַכן די מיניאַטוריזאַציע CMOS אָפפערט. |
| הויך בילד איינהייטלעכקייט אויסגעצייכנט פֿאַר קוואַנטיטאַטיווע בילדגעבונג. | הויך מאַכט קאַנסאַמשאַן ריקווייערז מער מאַכט פֿאַר אָפּצאָל שיפטינג און לייענען. |
מעלות פון CCD סענסאָר
● נידעריקע טונקעלע קראַנטווי אַ טעכנאָלאָגיע, CCD סענסאָרן טענד צו האָבן זייער נידעריקן טונקל-שטראָם, טיפּיש אין דער סדר פון 0.001 e-/p/s ווען זיי ווערן אָפּגעקילט.
● 'אויף-פּיקסעל' בינינגביים "בינינג", לייגן CCDs צו לאדונגען פארן אויסלייענען, נישט דערנאך, דאס מיינט אז קיין צוגעלייגטע לייענ-גערויש ווערט נישט אריינגעפירט. טונקל-שטראם פארגרעסערט זיך יא, אבער ווי דערמאנט פריער, איז דאס געווענליך זייער נידעריג.
● גלאבאלער שאטער'אינטערליין' CCD סענסארן ארבעטן מיט אן עכטן גלאבאלן שאטער. 'פריים טראנספער' CCD סענסארן ניצן א 'האלב גלאבאלן' שאטער (זעה 'מאסקירט' ראיאן פון פיגור 45) – דער פריים טראנספער פראצעס צו אנהייבן און ענדיגן עקספאוזשער איז נישט באמת גלייכצייטיג, אבער נעמט געווענליך אין דער סדר פון 1-10 מיקראסעקונדעס. עטלעכע CCDs ניצן מעכאנישע שאטערינג.
קאָנס פון CCD סענסאָרן
● לימיטירטע גיכקייטטיפּישע דאַטן דורכפֿלוס אין פּיקסעלן פּער סעקונדע קען זיין אַרום 20 מעגאַפּיקסעלס פּער סעקונדע (MP/s), וואָס איז גלייך צו אַ 4 MP בילד ביי 5 fps. דאָס איז אַרום 20 מאָל שטייטער ווי גלייך CMOS, און לפּחות 100 מאָל שטייטער ווי הויך-גיכקייַט CMOS.
● הויך לייענען ראַשלייען ראַש אין CCDs איז הויך, מערסטנס צוליב דעם נויטווענדיקייט צו לויפן די ADC(s) מיט א הויכן טעמפּאָ צו דערגרייכן נוצלעכע קאַמעראַ גיכקייט. 5 ביז 10 e- איז געוויינטלעך פֿאַר הויך-קוואַליטעט CCD קאַמעראַס.
● גרעסערע פּיקסעלספֿאַר פֿיל אַפּליקאַציעס, קלענערע פּיקסעלן צושטעלן מעלות. טיפּישע CMOS אַרכיטעקטור ערלויבט קלענערע מינימום פּיקסעל גרייסן ווי CCD.
● הויך מאַכט קאַנסאַמשאַןדי מאַכט רעקווייערמענץ פֿאַר לויפֿן CCD סענסאָרן זענען פיל העכער ווי CMOS.
אַפּליקאַציעס פון CCD סענסאָרן אין וויסנשאַפטלעכער בילדגעבונג
כאָטש CMOS טעכנאָלאָגיע האט געוואונען פּאָפּולאַריטעט, זענען CCD סענסאָרן נאָך אַלץ בילכער אין געוויסע וויסנשאַפטלעכע בילדגעבונג אַפּליקאַציעס, וואו בילד קוואַליטעט, סענסיטיוויטי און קאָנסיסטענסי זענען וויכטיק. זייער העכערע פיייקייט צו כאַפּן נידעריק-ליכט סיגנאַלן מיט מינימאַל ראַש מאַכט זיי ידעאַל פֿאַר פּרעציזיע אַפּליקאַציעס.
אַסטראָנאָמיע
CCD סענסארן זענען קריטיש אין אסטראנאמישע בילדער צוליב זייער מעגלעכקייט צו כאפן שוואכע ליכט פון ווייטע שטערן און גאלאקסיעס. זיי ווערן ברייט גענוצט אין ביידע אבזערוואטאריעס און פארגעשריטענע אמאטאר אסטראנאמיע פאר לאנג-עקספאוזשער אסטראפאטאגראפיע, און געבן קלארע, דעטאלירטע בילדער.
מיקראָסקאָפּיע און לעבן וויסנשאַפֿטן
אין לעבן וויסנשאפטן, ווערן CCD סענסארן גענוצט צו כאפן שוואכע פלואָרעסענס סיגנאַלן אדער סאַטאַל צעלולאַרע סטרוקטורן. זייער הויך סענסיטיוויטי און איינהייטלעכקייט מאַכן זיי פּאַסיק פֿאַר אַפּליקאַציעס ווי פלואָרעסענס מיקראָסקאָפּיע, לעבעדיק צעל בילדגעבונג, און דיגיטאַל פּאַטאַלאַדזשי. זייער לינעאַר ליכט ענטפער ענשורז פּינטלעך קוואַנטיטאַטיווע אַנאַליסיס.
האַלב-קאָנדוקטאָר דורכקוק
CCD סענסארן זענען קריטיש אין האַלב-קאָנדוקטאָר פּראָדוקציע, ספּעציעל פֿאַר וועיפער דורכקוק. זייער הויך רעזאָלוציע און קאָנסיסטענט בילד קוואַליטעט זענען יקערדיק פֿאַר ידענטיפיצירן מיקראָ-וואָג חסרונות אין טשיפּס, וואָס ענשורז די פּינטלעכקייט וואָס איז פארלאנגט אין האַלב-קאָנדוקטאָר פּראָדוקציע.
רענטגן און וויסנשאפטלעכע בילדגעבונג
CCD סענסארן ווערן אויך גענוצט אין X-שטראַל דעטעקציע סיסטעמען און אנדערע ספעציאליזירטע בילדגעבונג אַפּליקאַציעס. זייער פיייקייט צו האַלטן הויכע סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטענישן, ספּעציעל ווען זיי ווערן אָפּגעקילט, איז וויכטיק פֿאַר קלאָרע בילדגעבונג אין שווערע באדינגונגען ווי קריסטאַלאָגראַפֿיע, מאַטעריאַלן אַנאַליז און ניט-דעסטרוקטיווע טעסטינג.
זענען CCD סענסארן נאך היינט רעלעוואנט?
טוסען H-694 און 674 CCD קאַמעראַ
טראָץ דער שנעלער אַנטוויקלונג פֿון CMOS טעכנאָלאָגיע, זענען CCD סענסאָרן ווײַט נישט פֿאַרעלטערט. זיי בלייבן אַ בילכער ברירה אין זייער נידעריק-ליכט און הויך-פּרעציציע בילדגעבונג אויפֿגאַבן, וואו זייער אומגעגלייַכלעכע בילד קוואַליטעט און ראַש קעראַקטעריסטיקס זענען קריטיש. אין פֿעלדער ווי טיף-פּלאַץ אַסטראָנאָמיע אָדער אַוואַנסירטע פֿלואָרעסענס מיקראָסקאָפּיע, איבערטרעפֿן CCD קאַמעראַס אָפֿט פֿילע CMOS אַלטערנאַטיוון.
פֿאַרשטיין די שטאַרקייטן און שוואַכקייטן פֿון CCD סענסאָרן העלפֿט פֿאָרשער און אינזשענירן אויסקלײַבן די ריכטיקע טעכנאָלאָגיע פֿאַר זייערע ספּעציפֿישע באַדערפֿנישן, און זיכער מאַכן אָפּטימאַלע פאָרשטעלונג אין זייערע וויסנשאַפֿטלעכע אָדער אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס.
אָפֿט געשטעלטע פֿראַגעס
ווען זאָל איך אויסקלײַבן אַ CCD סענסאָר?
CCD סענסארן זענען היינט פיל זעלטענער ווי צען יאר צוריק, ווייל CMOS טעכנאָלאָגיע הייבט אן צו אַרייננעמען אפילו זייער נידעריקע טונקעלע קראַנט פאָרשטעלונג. אָבער, עס וועלן שטענדיק זיין אַפּליקאַציעס וואו זייער קאָמבינאַציע פון פאָרשטעלונג קעראַקטעריסטיקס - אַזאַ ווי העכערע בילד קוואַליטעט, נידעריק ראַש און הויך סענסיטיוויטי - גיט אַ מייַלע.
פארוואס ניצן וויסנשאפטלעכע קאמעראס געקילטע CCD סענסארן?
קילן רעדוצירט טערמישע ראַש בעת בילד כאַפּן, פֿאַרבעסערן בילד קלאַרקייט און סענסיטיוויטי. דאָס איז ספּעציעל וויכטיק פֿאַר נידעריק-ליכט און לאַנג-עקספּאָוזשער וויסנשאַפֿטלעכע בילדער, וואָס איז וואָס פילע הויך-סוףוויסנשאפטלעכע קאַמעראַספֿאַרלאָזט זיך אויף געקילטע CCDs פֿאַר ריינערע, מער גענויע רעזולטאַטן.
וואָס איז אָוווערלאַפּ מאָדע אין CCD און EMCCD סענסאָרן, און ווי פֿאַרבעסערט עס קאַמעראַ פאָרשטעלונג?
CCD און EMCCD סענסארן זענען טיפיש פעאיק צו "איבערלאַפּן מאָדע". פאר גלאבאלע שאטער קאַמעראַס, דאָס באַציט זיך צו דער מעגלעכקייט צו לייענען אויס דעם פריערדיקן ראַם בעת דער עקספּאָוזשער פון דעם קומענדיקן ראַם. דאָס פירט צו אַ הויכן (כמעט 100%) דוטי ציקל, וואָס מיינט אַז מינימאַלע צייט ווערט פארשווענדעט נישט אויסצושטעלן ראַמען צו ליכט, און דעריבער העכערע ראַם ראַטעס.
באַמערקונג: אָוווערלאַפּ מאָדע האט אַן אַנדער באַדייטונג פֿאַר ראָולינג שאַטער סענסאָרס.
אויב איר ווילט לערנען מער וועגן ראָולינג שאַטערס, ביטע גיט אַ קליק:
ווי ראָולינג שאַטער קאָנטראָל מאָדע אַרבעט און ווי אַזוי עס צו נוצן
טוסען פאָטאָניקס קאָו., לטד. אַלע רעכטן רעזערווירט. ווען איר ציטירט, ביטע אנערקענען די מקור:www.tucsen.com
