الفرق بين حساس CCD وCMOS

جهاز الاستشعار هو المكون الأساسي للكاميرا. لديه وظائف مثل التحويل الكهروضوئي وتخزين المعلومات والتأخير والنقل التسلسلي للإشارات الكهربائية.لديها تكامل عالية وانخفاض استهلاك الطاقة، لذلك تم تطويرها سريعًا في وقت لاحق. إنه جهاز رئيسي لا غنى عنه لاستحواذ الصور والمعالجة الرقمية.هناك نوعان من الرقائق الحساسة للضوء تستخدم عادة في الكاميرات في السوق: CCD و CMOS.

1. CCD (الجهاز المرتبط بالشحن)

   في الوقت الحالي ، هناك ثلاثة هياكل للكاميرات CCD المستخدمة عادة: نقل الإطار الكامل ، ونقل الإطار ونقل الخط.

   1. نقل بين الخطوط

      من بين الهياكل الثلاثة ، فإن نقل الصف هو الأكثر استخدامًا ، وتستخدم معظم المنتجات المتوسطة والمنخفضة هذا الأسلوب.

   2. نقل كامل الصورة (الاطار الكامل)

      هيكل نقل الإطار الكامل هو الأبسط ، المنطقة الحساسة للضوء ومنطقة التخزين معًا ، ويمكن الحصول على عامل ملء بنسبة 100٪.العيب هو أنه من أجل تجنب تسرب الضوء الصورةيجب منع دخول الضوء الخارجي أثناء القراءة، ويمكن تحقيق ذلك باستخدام مصراع ميكانيكي، باستخدام ضوئي،أو جعل وقت التعرض أطول بكثير من وقت القراءة للحد من تسرب الضوء.

   3. نقل الإطار

      هيكل نقل الإطار هو أن المنطقة الحساسة للضوء ومنطقة التخزين منفصلة تمامًا ومتساوية الحجم.يتم نقل شحنة الإشارة المكشوفة إلى منطقة التخزين بسرعة عالية جدا (عادة أقل من 1٪ من فترة الإطار) ، ثم الخروج خط خطامن الواضح أن جهاز استشعار نقل الإطار يحقق عامل ملء 100٪ وخلال عملية القراءة، يتم تعريض الإطار التالي.العيب هو أن حجم رقاقة كبيرة والتكلفة مرتفعة.

2. أجهزة استشعار CMOS (أكسيد المعدن شبه الموصل التكميلي)

   مبادئ الجزء الحساس للضوء من أجهزة استشعار CMOS وأجهزة استشعار CCD هي نفسها. الفرق هو أن في كل وحدة بكسل، بالإضافة إلى الجزء الحساس للضوء،هناك أيضا مكبر وقطاع القراءة. يدمج مستشعر CMOS بأكمله أيضًا دائرة توجيه ومضخم و A / D.

1. النقطة الأولى هي الفرق في سعة البئر الكاملة:بما أن كل بكسل من جهاز استشعار CMOS يحتوي على ثنائي ضوئي حساس، مكبر ودارة قراءة، ويشمل جهاز الاستشعار بأكمله أيضًا دائرة توجيه و A / D،المنطقة الحساسة للضوء لكل بكسل أصغر بكثير من مساحة سطح البكسل نفسهولذلك، مع نفس حجم البكسل، والقدرة الكاملة جيدا من جهاز الاستشعار CMOS أقل من جهاز الاستشعار CCD.
2. النقطة الثانية هي فرق التكاليف:نظرًا لأن أجهزة استشعار CMOS تستخدم عملية CMOS الأكثر استخدامًا في دوائر أشباه الموصلات العامة ، فإن الدوائر الطرفية (مثل AGC ، CDS ، التوقيت ، أو DSP ، إلخ.)) يمكن دمجها بسهولة في رقاقة جهاز الاستشعار، وبالتالي توفير تكلفة الرقائق الطرفية.
3. النقطة الثالثة هي أن جهاز الاستشعار CMOS يمكن أن يتم التعامل مع عشوائيا،مما يجعلها مريحة جدا لقراءة فقط الجزء المثير للاهتمام من الطابور وتحسين معدل الإطار.
4. النقطة الرابعة هي فرق الضوضاء:نظرًا لأن كل ثنائي ضوئي في مستشعر CMOS مجهز بمضخم ، والمضخم هو دائرة تناظرية ، فمن الصعب جعل النتائج التي يتم الحصول عليها من كل مكبر متسقة.مقارنة بمستشعر CCD مع مكبر واحد فقط في نهاية الإخراج في السجل الأفقي، فإن ضجيج جهاز الاستشعار CMOS سوف تزيد كثيرا، مما يؤثر على جودة الصورة.
5. النقطة الخامسة هي الفرق في استهلاك الطاقة:استهلاك الطاقة للمستشعرات CMOS أقل من مستشعرات CCD.

باختصار، ميزة CCD هي أن جودة الصورة أفضل من CMOS، ولكن العيوب واضحة أيضا.وهناك عدد قليل جدا من الشركات المصنعة التي يمكن أن تتقن تقنيتها، لذا فإن السعر ليس من المفترض أن يكون رخيصا، وخاصة بالنسبة لبعض مكونات CCD الكبيرة، والسعر هو أكثر من غير مقبول.الكاميرات الراقية عادة ما تستخدم صور CCD لإثبات الهوية والحالةأكبر ميزة لجهاز التصوير هو أنه يوفر الطاقة. مع نفس البطارية ونفس التكوين، يمكن استخدام CMO لمدة 1-2 ساعات أطول من CCD،لأنه يستهلك الطاقة فقط عندما يتم توصيل الدائرة، في حين أن سي سي دي يستهلك الطاقة في كل وقت. هو ما يسمى "النمر الكهربائي". بناء على هذا، يمكننا زيادة نقاط قوتنا وتجنب نقاط الضعف،واختيار كاميرات CCD أو CMOS بشكل معقول لتطبيقات مختلفة.