سبد خرید

برای استعلام موجودی و قیمت پیام واتس‌اپ بفرستید
🎉 با ثبت‌نام ۲۰ هزار تومان اعتبار هدیه دریافت کنید 🎉

CCD و CMOS

ساختمان CCD و CMOS

ساختمان CCD

CCD اصلی ترین قسمت در تولید تصویر در یک دوربین سنسور تصویر برداری آن می باشد. CCD یک تکنولوژی آنالوگ می باشد که تصاویری بسیار شفاف و با رزولوشن بالا  را ارائه می دهد. CCD در سال 1969 در آزمایشگاه بل توسط ویلارد بویل و جورج اسمیت پدید آمد.  عملکرد CCD با توجه به خاصیت عنوان شده در سیلیکون  به این صورت است که با تابش نور به سطح CCD وتبدیل فوتون ها به الکترون ، بار سیگنال انباشته شده حاصل از ترکیب الکترون و حفره ها از خازن جهت تخلیه و تبدیل به ولتاژ استفاده می شود. سیگنال الکتریکی حاصل باید از یک تقویت کننده عبور کند. در CCD چون هر پیکسل یک تقویت کننده نیاز دارد در نتیجه پهنای باند کم می شود و افزایش تقویت کننده باعث تلفات بیشتر می شود. پس برای هر ستون یک تقویت کننده نیاز است و این باعث افزایش پهنای باند و کم شدن توان مصرفی می شود. خروجی تقویت کننده یک سیگنال آنالوگ می باشد که حاصل از تبدیل انرژی نوری به ولتاژ است. برای پردازش بر روی این سیگنال نیاز به تبدیل این سیگنال به یک سیگنال دیجیتال یا گسسته است. این عمل توسط واحدی به نام مبدل آنالوگ به دیجیتال صورت می گیرد. دقت این مبدل یکی از عوامل تعیین کننده در کیفیت تصویر می باشد.

ساختمان CMOS

CMOS در سال 1998 به عنوان تکنولوژی دیجیتال ثبت تصویر جایگزین برای CCD ابداع گردید. تکتولوژی ساخت CMOS همان تکنولوژی است که در سراسر جهان برای ساخت میلیون ها ریز پردازنده و حافظه مورد استفاده قرار می گیرد از آنجایی که روی این تکتولوژی کار زیادی صورت گرفته و تولید آن در حجم انبوه می باشد ساخت تراشه های CMOS نسبت به CCD ارزانتر می باشد. CMOS  را می توان به صورت یک سیستم یکپارچه که از سنسور تصویر برداری، تقویت کننده و مبدل در نظر گرفت. این عامل باعث ساخت یکپارچه شده و تکنولوژی ساخت این قطعه در فرآیندهای پایین تر راحت تر است. همچنین باعث کاهش حجم فیزیکی شده و می توان دوربین ها را با اندازه های بسیار کوچک ساخت. در CMOS یک لایه اکسید از فلز بر روی سیلیکون قرار می گیرد و میزان امپدانس در ورودی را افزایش می دهد.  در CMOS این تبدیلات به صورت ماتریسی اتفاق افتاده و تبدیلات و به طور کامل اطلاعات تصویر در خروجی قرار می گیرد.  در CCD ولتاژ تبدیل شده به صورت پیکسل به پیکسل است واین تفاوت اصلی بین  CCD و CMOS می باشد. یعنی با تابیده شدن نور به CCD فوتون ها تبدیل به الکترون شده و با حفره ها ترکیب می شوند و بار حاصل بر روی یک خازن ذخیره و تخلیه می شود.

 

تفاوت سنسورهای CCD و CMOS

توان مصرفی :

ولتاژ مصرفی در CCD ها 12 ولت با شدت جریان 150 تا 300 میلی آمپر می باشد ولی در CMOS ها این ولتاژ بین5 تا 12 ولت با شدت جریا 35 تا 70 میلی آمپر است که همین امر باعث کاهش تلفات در CMOS ها می شود.

هزینه ساخت کمتر :

ساخت CMOS ها چون به صورت یکپارچه می باشد. یعنی سنسور تصویر برداری ، مبدل آنالوگ به دیجیتال و تقویت کننده سیگنال همگی در دیک تراشه قرار دارند. اما در CCD هر کدام از این قسمت ها جدا جدا تولید می شوند.

حساسیت به نور :

سنسورهای CMOS نوعی از سنسورهای به کار رفته در دوربین های مدار بسته هستند که معمولا حساسیت 10 برابر کمتر از سنسورهای CCD دارند. چشم انسان توانایی دیدن در نوری کمتر از 1 لوکس را دارد. سنسورهای CCD معمولا دیدی به خوبی انسان یا حتا بهتر از آن در نور کم دارند ( 0.1 تا 3 لوکس) اما دوربین های  CMOS  به ده برابر نور بیشتر برای ساخت تصویر نیاز دارند. حساسیت سنسورهای CMOS عموما در بازه 6 تا 15 لوکس می باشد. این سنسورها همچنین نویز تصویر 10 برابر بیشتر از سنسورهای CCD دارند. از آنجایی که این سنسورها عملکرد خیلی ضعیفی در نور کم دارند عموما در دوربین های حرفه ای مورد استفاده قرار نمی گیرند و کاربرد آنها به وسایل ارزان و غیر ضروری مثل اسباب بازی ها محدود می شود.

سرعت تصویر برداری :

سرعت سنسورهای CMOS 10 تا 100 برابر بیشتر از سنسورهای CCD است و از این جهت در دوربین های با سرعت فریم بسیار بالا استفاده می شوند.

حجم ساخت تراشه :

سنسورهای CMOS همچنین امکان ساخت تمامی کنترل ها و مدارات منطقی بر روی یک چیپ را فراهم می کنند که باعث کوچک شدن حجم این دوربین ها می شود.

دریافت میزان پراکندگی نور :

به صورت ایده آل کلیه نقاط می بایست دارای نور یکنواختی باشند که یک عملکرد غیر خطی است و غیر یکنواختی ایجاد می کند. CMOS ها در این مورد ضعیف عمل می کنند. چون هر پیکسل به صورت جداگانه آنالیز می شود و فیدبکی برای تنظیم نور وجود ندارد. البته با وجود تقویت کننده هایی که از خروجی برای تصحیح نور فیدبک می گیرند کیفیت تصویر CMOS ها تقریبا به CCD ها نزدیک شده است.

تکنولوژی لوله گذاری :

یکی دیگر از تکنولوژی CMOS توانایی لوله گذاری بر روی اطلاعات خوانده شده از سنسور می باشد که این موضوع برای بهبود تصویر یک فریم و یا متمرکز شدن بر یک ناحیه کوچک می توان استفاده کرد.