25/08/05פֿון סמאַרטפֿאָונז ביז וויסנשאַפֿטלעכע אינסטרומענטן, בילד סענסאָרן זענען אין האַרצן פֿון היינטיקער וויזועלער טעכנאָלאָגיע. צווישן זיי, זענען CMOS סענסאָרן געוואָרן די דאָמינירנדיקע קראַפֿט, וואָס שטופּט אַלץ פֿון וואָכעדיקע פֿאָטאָס ביז פֿאָרגעשריטענע מיקראָסקאָפּיע און האַלב-קאָנדוקטאָר דורכקוק.
'קאָמפּלעמענטאַרי מעטאַל אָקסייד האַלב-קאָנדוקטאָר' (CMOS) טעכנאָלאָגיע איז אַן עלעקטראָנישע אַרכיטעקטור און אַ סכום פון פאַבריקאַציע פּראָצעס טעכנאָלאָגיעס וועמענס אַפּליקאַציעס זענען גאָר ברייט. טאַקע, CMOS טעכנאָלאָגיע קען מען זאָגן אַז עס שטיצט די מאָדערנע דיגיטאַלע תקופה.
וואָס איז אַ CMOS סענסאָר?
CMOS בילד סענסארן (CIS) ניצן אקטיווע פּיקסעלן, דאס הייסט די נוצן פון דריי אדער מער טראַנזיסטאָרן אין יעדן פּיקסעל פון דער קאַמעראַ. CCD און EMCCD פּיקסעלן ענטהאַלטן נישט טראַנזיסטאָרן.
די טראַנזיסטאָרן אין יעדן פּיקסעל ערמעגלעכן די 'אַקטיווע' פּיקסעלן צו ווערן קאָנטראָלירט, סיגנאַלן פארשטארקט דורך 'פעלד-עפעקט' טראַנזיסטאָרן, און זייערע דאַטן צוטריטלעך, אַלץ אין פּאַראַלעל. אַנשטאָט אַן איינציקן אויסלייענונג-וועג פֿאַר אַ גאַנצן סענסאָר אָדער אַ באַדייטנדיקן טייל פֿון אַ סענסאָר, אַCMOS קאַמעראַשליסט איין לפחות איין גאנצע רייע פון אויסלייענונג ADCs, איין (אדער מער) ADC פאר יעדער זייל פון דעם סענסאר. יעדער פון זיי קען לייענען זייער זייל'ס ווערט סיימאַלטייניש. ווייטער, די 'אקטיווע פּיקסעל' סענסארן זענען קאָמפּאַטיבל מיט CMOS דיגיטאַל לאָגיק, וואָס פאַרגרעסערט די פּאָטענציעלע סענסאָר פאַנגקשאַנאַליטי.
צוזאַמען, געבן די קוואַליטעטן CMOS סענסאָרן זייער שנעלקייט. אָבער, דאַנק דעם פאַרגרעסערונג אין פּאַראַלעליזם, קענען יחידישע ADCs נעמען מער צייט צו מעסטן זייערע דעטעקטירטע סיגנאַלן מיט מער אַקיעראַסי. די לענגערע קאָנווערסיע צייטן דערמעגלעכן זייער נידעריק ראַש אָפּעראַציע, אפילו פֿאַר העכערע פּיקסעל ציילן. דאַנק דעם, און אַנדערע כידעשים, טענדירט דער לייענען ראַש פון CMOS סענסאָרן צו זיין אַזוי פיל ווי 5x - 10x נידעריקער ווי יענע פון CCDs.
מאָדערנע וויסנשאַפטלעכע CMOS (sCMOS) קאַמעראַס זענען אַ ספּעציאַליזירטער סובטיפּ פון CMOS דיזיינד פֿאַר נידעריק ראַש און הויך-גיכקייַט בילדער אין פאָרשונג אַפּלאַקיישאַנז.
ווי ארבעטן CMOS סענסארן? (אריינגערעכנט ראָולינג קעגן גלאָבאַל שאַטער)
די אָפּעראַציע פון אַ טיפּישן CMOS סענסאָר ווערט געוויזן אין דער פיגור און אויסגעשמועסט אונטן. באַמערקט אַז צוליב די אָפּעראַציאָנעלע אונטערשיידן אונטן, וועט די צייט און אָפּעראַציע פון עקספּאָוזשער זיין אַנדערש פֿאַר גלאָבאַלע קעגן ראָולינג שאַטער CMOS קאַמעראַס.
פיגור: אויסלייענונג פּראָצעס פֿאַר CMOS סענסאָר
נאטיץדער אויסלייז פּראָצעס פֿאַר CMOS קאַמעראַס איז אַנדערש צווישן 'ראָולינג שאַטער' און 'גלאָבאַל שאַטער' קאַמעראַס, ווי דיסקוטירט אין דעם טעקסט. אין ביידע פֿאַלן, יעדער פּיקסעל כּולל אַ קאַפּאַסיטאָר און אַמפּליפייער וואָס פּראָדוצירן אַ וואָולטאַזש באַזירט אויף די דעטעקטעד פאָטאָעלעקטראָן צייל. פֿאַר יעדער שורה, די וואָולטאַזשעס פֿאַר יעדער קאָלום ווערן געמאָסטן סיימאַלטייניאַסלי דורך קאָלום אַנאַלאָג צו דיגיטאַל קאָנווערטערס.
ראָולינג שאַטער
1. פֿאַר אַ ראָולינג שאַטער CMOS סענסאָר, אָנהייבנדיק פֿון דער אויבערשטער ריי (אָדער צענטער פֿאַר ספּליטסענסאָר קאַמעראַס), רייניקט די טשאַרדזש פֿון דער ריי צו אָנהייבן יענער ריי'ס עקספּאָזישאַן.
2. נאכדעם וואס די 'ליניע צייט' איז פארביי (געווענליך 5-20 μs), גייט אריבער צו דער נעקסטער רייע און איבערחזרט פון שריט 1, ביז דער גאנצער סענסאר ווערט אויסגעשטעלט.
3. פֿאַר יעדער ריי, זאַמלען זיך די לאָדונגען אָן בעת דער עקספּאָזיציע, ביז יענע ריי האָט געענדיקט איר עקספּאָזיציע צייט. די ערשטע ריי וואָס הייבט אָן וועט ענדיקן ערשטער.
4. אַמאָל די עקספּאָוזשער איז געענדיקט פֿאַר אַ ריי, טראַנספערירן די טשאַרדזשיז צום אויסלייג קאַפּאַסיטאָר און אַמפּליפייער.
5. די וואָלטאַזש אין יעדן אַמפּליפייער אין יענער ריי ווערט דעמאָלט פארבונדן צום קאָלום ADC, און דער סיגנאַל ווערט געמאָסטן פֿאַר יעדן פּיקסעל אין דער ריי.
6. די אויסלייענונג און ריסעט אפעראציע וועט נעמען די 'ליניע צייט' צו ענדיגן, נאכדעם וועט די נעקסטע רייע צו אנהייבן די עקספאוזשער האבן דערגרייכט דעם סוף פון איר עקספאוזשער צייט, און דער פראצעס וועט ווערן איבערגעחזרט פון שריט 4.
7. אזוי שנעל ווי די אויסלייג איז פארטיג פאר דער אויבערשטער רייע, אויב די אונטערשטע רייע האט אנגעהויבן אויסשטעלן דעם איצטיקן ראם, קען די אויבערשטע רייע אנהייבן די אויסשטעלונג פון דעם נעקסטן ראם (איבערלאפ מאָדע). אויב די אויסשטעלונג צייט איז קירצער ווי די ראם צייט, מוז די אויבערשטע רייע ווארטן ביז די אונטערשטע רייע הייבט אן אויסשטעלן. די קירצסטע מעגלעכע אויסשטעלונג איז געווענליך איין ליניע צייט.
טוסען'ס FL 26BW געקילטע CMOS קאַמעראַ, מיטן סאָני IMX533 סענסאָר, ניצט די ראָולינג שאַטער טעכנאָלאָגיע.
גלאבאלער שאטער
1. צו אָנהייבן די אַקוויזישאַן, ווערט די אָפּצאָל גלײַכצײַטיק אַוועקגענומען פֿון דעם גאַנצן סענסאָר (גלאָבאַלער ריסעט פֿון דעם פּיקסעל קוואל).
2. אָפּצאָל אַקיומיאַלייץ בעשאַס ויסשטעלן.
3. ביים סוף פון דער עקספּאָזיציע, ווערן די געזאַמלטע לאָדן באַוועגט צו אַ פֿאַרמאַסקטן ברונעם אין יעדן פּיקסעל, וואו זיי קענען וואַרטן אויף אַן אויסלייענונג אָן קיין נייע דעטעקטירטע פֿאָטאָנען וואָס ווערן געציילט. עטלעכע קאַמעראַס באַוועגן לאָדן אין דעם פּיקסעל קאַפּאַסיטאָר אין דעם בינע.
4. מיט די דעטעקטירטע לאדונגען אפגעהיט אין דעם פארמאסקירטן שטח פון יעדן פיקסל, קען דער אקטיווער שטח פון דעם פיקסל אנהייבן די עקספאוזשער פון דעם נעקסטן ראם (איבערלאפ מאָדע).
5. דער פּראָצעס פון אויסלייענען פֿון דער פֿאַרמאַסקירטער געגנט גייט פֿאַרבײַ ווי פֿאַר ראָולינג שאַטער סענסאָרן: איין ריי אין אַ צײַט, פֿון דער שפּיץ פֿון סענסאָר, ווערן לאָדן איבערגעפֿירט פֿון דער פֿאַרמאַסקירטער לאָנקע צום אויסלייענען קאַפּאַסיטאָר און פֿאַרשטאַרקער.
6. די וואָלטאַזש אין יעדן אַמפּליפייער אין יענער ריי איז פארבונדן צום קאָלום ADC, און דער סיגנאַל ווערט געמאָסטן פֿאַר יעדן פּיקסעל אין דער ריי.
7. די אויסלייענונג און ריסעט אפעראציע וועט נעמען די 'ליניע צייט' צו ענדיגן, און דערנאך וועט דער פראצעס זיך איבערחזרן פאר דער נעקסטער רייע פון שריט 5.
8. אזוי שנעל ווי אלע רייען זענען געלייענט געווארן, איז די קאמערא גרייט צו לייענען דעם נעקסטן בילד, און דער פראצעס קען ווערן איבערגעחזרט פון שריט 2, אדער שריט 3 אויב די עקספאוזשער צייט איז שוין פארביי.
טוסען'ס ליבראַ 3412M מאָנאָ sCMOS קאַמעראַניצט גלאבאלע שאַטער טעכנאָלאָגיע, וואָס ערמעגליכט קלאָרע און שנעלע כאַפּטשער פון באַוועגלעכע סאַמפּאַלז.
פּראָס און קאָנס פון CMOS סענסאָרן
פּראָס
● העכערע גיכקייטןCMOS סענסארן זענען טיפּיש 1 ביז 2 אָרדערס פון מאַגניטוד שנעלער אין דאַטן דורכפלוס ווי CCD אָדער EMCCD סענסארן.
● גרעסערע סענסאָרןשנעלערע דאַטן דורכפלוס ערמעגליכט העכערע פּיקסעל ציילן און גרעסערע פעלדער פון קוק, ביז צו צענדליקער אָדער הונדערטער מעגאַפּיקסעלס.
● נידעריק ראַשעטלעכע CMOS סענסאָרן קענען האָבן לייענען ראַש אַזוי נידעריק ווי 0.25e-, קאָנקורירנדיק מיט EMCCDs אָן צו דאַרפֿן אָפּצאָל מאַלטיפּליקאַציע וואָס לייגט צו נאָך ראַש קוואלן.
● פּיקסעל גרייס בייגיקייטקאנסומער און סמאַרטפאָון קאַמעראַ סענסאָרן טרייבן פּיקסעל סיזעס אַראָפּ צו די ~1 מיקראָמעטער קייט, און וויסנשאפטלעכע קאַמעראַס ביז 11 מיקראָמעטער אין פּיקסעל גרייס זענען געוויינטלעך, און ביז 16 מיקראָמעטער בנימצא.
● נידעריקערע מאַכט קאַנסאַמשאַןדי נידעריקע מאַכט רעקווייערמענץ פון CMOS קאַמעראַס ערמעגלעכן זיי פֿאַר נוצן אין אַ ברייטערער פאַרשיידנקייט פון וויסנשאַפטלעכע און אינדוסטריעלע אַפּלאַקיישאַנז.
● פרייז און לעבנסדויערנידעריק-ענד CMOS קאַמעראַס זענען טיפּיש ענלעך אָדער ביליקער ווי CCD קאַמעראַס, און הויך-ענד CMOS קאַמעראַס זענען פיל ביליקער ווי EMCCD קאַמעראַס. זייער ערוואַרטעטע לעבנסדויער זאָל פיל איבערשטייגן די פון אַן EMCCD קאַמעראַ.
קאָנס
● ראָולינג שאַטערדי מערהייט פון וויסנשאפטלעכע CMOS קאַמעראַס האָבן אַ ראָולינג שאַטער, וואָס קען לייגן קאָמפּלעקסיטי צו עקספּערימענטאַלע וואָרקפלאָוז אָדער אויסשליסן עטלעכע אַפּלאַקיישאַנז.
● העכערע טונקעלע שטראָםט: רובֿ CMOS קאַמעראַס האָבן אַ פיל העכערן טונקל-שטראָם ווי CCD און EMCCD סענסאָרן, און מאַנchmal ברענגען זיי אײַן באַדײַטנדיקן ראַש בײַ לאַנגע עקספּאָזיציעס (> 1 סעקונדע).
וואו CMOS סענסארן ווערן היינט גענוצט
דאַנק זייער ווערסאַטילאַטי, CMOS סענסאָרן זענען געפֿונען אין אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז:
● קאָנסומער עלעקטראָניקסמאַרטפאָונז, וועבקאַמעראַס, DSLRs, אַקציע קאַמעראַס.
● לעבן וויסנשאַפֿטןCMOS סענסאָרן מאַכטמיקראָסקאָפּיע קאַמעראַסגעניצט אין פלואָרעסענס בילדגעבונג און מעדיצינישע דיאַגנאָסטיק.
● אַסטראָנאָמיעטעלעסקאָפּן און קאָסמאָס בילדגעבונג דעוויסעס נוצן אָפט וויסנשאַפטלעכע CMOS (sCMOS) פֿאַר הויך רעזאָלוציע און נידעריק ראַש.
● אינדוסטריעלע אינספּעקציעאויטאמאטישע אפטישע דורכקוק (AOI), ראָבאָטיק, אוןקאַמעראַס פֿאַר האַלב-קאָנדוקטאָר דורכקוקפֿאַרלאָזט זיך אויף CMOS סענסאָרן פֿאַר שנעלקייט און אַקיעראַסי.
● אויטאָמאָטיוו: אַוואַנסירטע דרייווער אַסיסטאַנס סיסטעמען (ADAS), רוקקוק און פּאַרקינג קאַמעראַס.
● אויפזיכט און זיכערהייטנידעריק-ליכט און באַוועגונג דעטעקשאַן סיסטעמען.
זייער שנעלקייט און קאָסטן-עפעקטיווקייט מאַכן CMOS די גיין-צו לייזונג פֿאַר ביידע גרויס-וואָלומען קאמערציעלע נוצן און ספּעשאַלייזד וויסנשאפטלעכע אַרבעט.
פארוואס CMOS איז איצט דער מאָדערנער סטאַנדאַרט
דער איבערגאַנג פֿון CCD צו CMOS איז נישט געשען איבער נאַכט, אָבער עס איז געווען אומפֿאַרמיידלעך. דאָ איז פֿאַרוואָס CMOS איז איצט דער ווינקלשטיין פֿון דער בילדגעבונג אינדוסטריע:
● פאַבריקאַציע אַדוואַנטאַגעגעבויט אויף נאָרמאַל האַלב-קאָנדוקטאָר פאַבריקאַציע ליניעס, רעדוצירן קאָסטן און פֿאַרבעסערן סקאַלאַביליטי.
● פאָרשטעלונג געווינסןראָולינג און גלאָבאַלע שאַטער אָפּציעס, פֿאַרבעסערטע נידעריק-ליכט סענסיטיוויטי, און העכערע ראַם ראַטעס.
● אינטעגראַציע און אינטעליגענץCMOS סענסארן שטיצן איצט אויף-טשיפּ AI פּראַסעסינג, עדזש קאַמפּיוטינג און רעאַל-צייט אַנאַליז.
● אינאָוואַציעאויפקומענדיקע סענסאר טיפן ווי סטאַקט CMOS, קוואַנטאַ בילד סענסארן, און קערווד סענסארן זענען געבויט אויף CMOS פּלאַטפאָרמעס.
פֿון סמאַרטפֿאָנען ביזוויסנשאפטלעכע קאַמעראַס, CMOS האט זיך ארויסגעוויזן צו זיין פלעקסיבל, שטארק, און צוקונפט-גרייט.
מסקנא
CMOS סענסארן האבן זיך אנטוויקלט אין דעם מאדערנעם סטאנדארט פאר רוב בילדגעבונג אפליקאציעס, דאנק זייער באלאנס פון פערפארמענס, עפעקטיווקייט, און קאסטן. צי עס כאפט טעגליכע זכרונות אדער פירט אויס הויך-גיך וויסנשאפטלעכע אנאליז, CMOS טעכנאלאגיע גיט דעם יסוד פאר היינטיגער וויזועלער וועלט.
ווי כידעשים ווי גלאבאלע שאטער CMOS און sCMOS פאָרזעצן צו יקספּאַנדירן די טעכנאָלאָגיע'ס מעגלעכקייטן, איז איר דאָמינאַנס באַשטימט צו פאָרזעצן פֿאַר יאָרן צו קומען.
אָפֿט געשטעלטע פֿראַגעס
וואָס איז דער חילוק צווישן אַ ראָולינג שאַטער און אַ גלאָבאַל שאַטער?
א ראָולינג שאַטער לייענט אויס בילד דאַטן שורה נאָך שורה, וואָס קען פאַראורזאַכן באַוועגונגס-אַרטיפֿאַקץ (למשל, סקיו אָדער וואָקלען) ווען מען כאַפּט שנעל-באַוועגלעכע סוביעקטן.
א גלאבאלער שאטער כאפט דעם גאנצן ראם גלייכצייטיג, עלימינירנדיק פארדרייאונג פון באוועגונג. עס איז אידעאל פאר שנעלע בילדגעבונג אפליקאציעס ווי מאשין זעאונג און וויסנשאפטלעכע עקספערימענטן.
וואָס איז ראָולינג שאַטער CMOS אָוווערלאַפּ מאָדע?
פֿאַר ראָולינג שאַטער CMOS קאַמעראַס, אין אָוווערלאַפּ מאָדע, קען די עקספּאָוזשער פֿון דער קומענדיקער ראַם אָנהייבן איידער דער איצטיקער איז גאָר פֿאַרענדיקט, וואָס ערמעגליכט העכערע ראַם ראַטעס. דאָס איז מעגלעך ווייל יעדער ריי'ס עקספּאָוזשער און אויסלייענונג זענען פֿאַרשפּרייט אין צייט.
די מאָדע איז נוצלעך אין אַפּליקאַציעס וואו מאַקסימום ראַם קורס און דורכפֿלוס זענען קריטיש, ווי למשל אין הויך-גיכקייַט דורכקוק אָדער רעאַל-צייט טראַקינג. אָבער, עס קען אַ ביסל פאַרגרעסערן די קאָמפּלעקסיטי פון טיימינג און סינגקראַנאַזיישאַן.
טוסען פאָטאָניקס קאָו., לטד. אַלע רעכטן רעזערווירט. ווען איר ציטירט, ביטע אנערקענען די מקור:www.tucsen.com
