2026-09-02
المستشعر هو المكون الأساسي للكاميرا. لديه وظائف مثل التحويل الكهروضوئي، وتخزين المعلومات، وتأخير وإرسال الإشارات الكهربائية بشكل متسلسل. يتميز بتكامل عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة، لذلك تطور بسرعة لاحقًا. إنه جهاز رئيسي لا غنى عنه لاكتساب الصور والمعالجة الرقمية. حاليًا، هناك نوعان من شرائح الاستشعار الضوئي المستخدمة بشكل شائع في الكاميرات في السوق: CCD و CMOS. أدناه، سيقدم لك محرر TEO Dior Technology الاختلافات بين الاثنين.
حاليًا، هناك ثلاثة هياكل لكاميرات CCD شائعة الاستخدام: نقل الإطار الكامل، نقل الإطار، ونقل الخط.
من بين الهياكل الثلاثة، يعد نقل الصفوف هو الأكثر استخدامًا، وتستخدم معظم المنتجات المتوسطة والمنخفضة هذه الطريقة.
هيكل نقل الإطار الكامل هو الأبسط، حيث تكون منطقة الاستشعار الضوئي ومنطقة التخزين معًا، ويمكن الحصول على عامل تعبئة بنسبة 100%. العيب هو أنه لتجنب تسرب ضوء الصورة، يجب منع الضوء الخارجي من الدخول أثناء القراءة. يمكن تحقيق ذلك باستخدام مصراع ميكانيكي، أو استخدام وميض، أو جعل وقت التعريض أطول بكثير من وقت القراءة لتقليل تسرب الضوء.
هيكل نقل الإطار هو أن منطقة الاستشعار الضوئي ومنطقة التخزين منفصلتان تمامًا ومتساويتان في الحجم. يتم نقل شحنة الإشارة المكشوفة إلى منطقة التخزين بسرعة كبيرة (عادة أقل من 1% من فترة الإطار) ثم يتم إخراجها سطرًا بسطر. من الواضح أن مستشعر نقل الإطار يحقق عامل تعبئة بنسبة 100% وأثناء القراءة يتم تعريض الإطار التالي. العيب هو أن حجم الشريحة كبير والتكلفة مرتفعة.
مبادئ الجزء الحساس للضوء في مستشعرات CMOS ومستشعرات CCD متماثلة. الفرق هو أنه في كل وحدة بكسل، بالإضافة إلى الجزء الحساس للضوء، يوجد أيضًا مضخم ودائرة قراءة. تدمج شريحة CMOS بأكملها أيضًا دائرة عنونة ومضخم ومحول تناظري رقمي (A/D).
النقطة الأولى هي الفرق في سعة البئر الكامل: نظرًا لأن كل بكسل في مستشعر CMOS يتضمن ديود حساس للضوء ومضخم ودائرة قراءة، وتتضمن الشريحة بأكملها أيضًا دائرة عنونة ومحول تناظري رقمي، فإن منطقة الاستشعار الضوئي لكل بكسل أصغر بكثير من المساحة السطحية للبكسل نفسه. لذلك، بنفس حجم البكسل، تكون سعة البئر الكامل لمستشعر CMOS أقل من مستشعر CCD.
النقطة الثانية هي فرق التكلفة: نظرًا لأن مستشعرات CMOS تستخدم عملية CMOS، وهي الأكثر شيوعًا في الدوائر شبه الموصلة العامة، يمكن دمج الدوائر الطرفية (مثل AGC، CDS، التوقيت، أو DSP، إلخ) بسهولة في شريحة المستشعر، مما يوفر تكلفة الشرائح الطرفية.
النقطة الثالثة هي أن مستشعر CMOS يمكن عنونته عشوائيًا ويمكنه بسهولة قراءة الجزء المثير للاهتمام فقط من الصف لزيادة معدل الإطارات.
النقطة الرابعة هي فرق الضوضاء: نظرًا لأن كل ديود ضوئي في مستشعر CMOS مزود بمضخم، والمضخم هو دائرة تناظرية، فمن الصعب جعل النتائج التي يحصل عليها كل مضخم متسقة. لذلك، مقارنة بمستشعر CCD الذي يحتوي على مضخم واحد فقط في نهاية مخرج السجل الأفقي، فإن ضوضاء مستشعر CMOS ستزداد كثيرًا، مما يؤثر على جودة الصورة.
النقطة الخامسة هي فرق استهلاك الطاقة: استهلاك طاقة مستشعرات CMOS أقل من مستشعرات CCD.
خلاصة القول، ميزة CCD هي أن جودة الصورة أفضل من CMOS، ولكن العيوب واضحة أيضًا. عمليته معقدة للغاية، وهناك عدد قليل جدًا من الشركات المصنعة التي يمكنها إتقان تقنيته، لذا فإن السعر مقدر له ألا يكون رخيصًا، خاصة بالنسبة لمكونات CCD الكبيرة، فإن السعر غير مقبول حتى أكثر. لذلك، في سوق الكاميرات الحالي، تستخدم الكاميرات المتطورة بشكل عام مستشعرات CCD لإظهار الهوية والمكانة. أكبر ميزة لمستشعر CMOS هي أنه يوفر الطاقة. بنفس البطارية ونفس التكوين، يمكن استخدام CMOS لمدة 1-2 ساعات أطول من CCD، لأنه يستهلك الطاقة فقط عندما تكون الدائرة متصلة، بينما يستهلك CCD الطاقة طوال الوقت. إنه ما يسمى بـ "النمر الكهربائي". بناءً على ذلك، يمكننا تعظيم نقاط قوتنا وتجنب نقاط ضعفنا، واختيار كاميرات CCD أو CMOS بشكل معقول للتطبيقات المختلفة.
