کدام یک از دو نوع CCD یا CMOS برای دوربین های صنعتی مناسب تر است؟

مستشعرات الصور هي المكونات الأساسية لمختلف الكاميرات الصناعية والمراقبة، ومسجلات محمولة، وكاميرات رقمية، وماسحات ضوئية، وما إلى ذلك. وقد امتدت هذه السوق سريعة النمو الآن إلى الألعاب، والهواتف المحمولة، وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي، والسيارات، وعلم الأحياء. مع التطور السريع لتطبيقات التصوير بالحالة الصلبة في السبعينيات والثمانينيات، تم تحسين تقنية وعمليات تصنيع CCD من حيث الخصائص البصرية وجودة التصوير. في الـ 25 عامًا الماضية في نهاية القرن الماضي، كانت تقنية CCD (جهاز اقتران الشحنة) تقود اتجاه أجهزة استشعار الصور. إنها مستشعر صور عالي الدقة وعالي الجودة يمكن دمجه على شريحة صغيرة جدًا. ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، مع التطور السريع لتكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات، أصبح حجم الترانزستورات المتكاملة أصغر وأصغر، وأصبحت أدائها أفضل وأفضل. تطورت مستشعرات الصور CMOS (شبه موصل أكسيد المعدن التكميلي) بسرعة في السنوات الأخيرة ومن المرجح أن تلحق بالركب. توفر CMOS أداءً يضاهي CCD في التطبيقات المتوسطة والمنخفضة، ولديها ميزة واضحة من حيث السعر. مع تطور التكنولوجيا، ستشغل CMOS أيضًا مكانًا في التطبيقات المتطورة. ستقدم هذه المقالة بإيجاز وتقارن بين التقنيتين لتوفير توجيه معين للمستخدمين عند اختيار تطبيقاتهم المحددة.

من منظور فني، غالبًا ما تُستخدم المؤشرات التالية لتقييم أداء مستشعرات الصور:

من المقارنة أعلاه، يمكن رؤية أن مستشعرات الصور CCD و CMOS لها مزاياها وعيوبها الخاصة. كلاهما تنافسي ومتكامل في سوق مستشعرات الصور بأكمله. في بعض الحالات، تكون المستشعرات متكاملة ويمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة.

توفر CCD جودة صورة ممتازة، ومقاومة للضوضاء، ومرونة في تصميم الكاميرا. على الرغم من أن حجم النظام يصبح أكبر ويزداد التعقيد بسبب إضافة دوائر خارجية، إلا أن تصميم الدائرة يمكن أن يكون أكثر مرونة ويمكن أن يحسن أداء بعض الاهتمامات الخاصة لكاميرا CCD قدر الإمكان. تعتبر CCD أكثر ملاءمة لمجالات التطبيق التي تتطلب أداءً عاليًا جدًا للكاميرا ولكن تحكمًا أقل صرامة في التكلفة، مثل علم الفلك، وصور الأشعة السينية الطبية عالية الدقة، والتطبيقات العلمية الأخرى التي تتطلب أوقات تعرض طويلة ولديها متطلبات صارمة على ضوضاء الصورة.

CMOS هو مستشعر صور يمكن إنتاجه باستخدام عمليات إنتاج دوائر متكاملة لأشباه الموصلات واسعة النطاق المعاصرة. يتميز بإنتاجية عالية، وتكامل عالي، واستهلاك طاقة منخفض، وسعر منخفض. تقنية CMOS هي تقنية تحاول العديد من شركات البحث والتطوير لأشباه الموصلات لمستشعرات الصور في العالم استخدامها لاستبدال CCD. بعد سنوات من العمل الشاق، كجهاز استشعار صور، تغلبت CMOS على العديد من عيوبها المبكرة وتطورت إلى مستوى يمكن أن ينافس تقنية CCD من حيث جودة الصورة. المستوى الحالي لـ CMOS يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب مساحة صغيرة، وحجمًا صغيرًا، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة ولكنها لا تتطلب متطلبات عالية بشكل خاص لضوضاء الصورة وجودتها. على سبيل المثال، معظم تطبيقات الفحص الصناعي مع الإضاءة المساعدة، وتطبيقات الأمن والسلامة، ومعظم تطبيقات الكاميرات الرقمية الاستهلاكية التجارية.

في الوقت الحالي، لا تزال CCD أفضل من CMOS من حيث الأداء. ومع ذلك، مع التقدم المستمر في تقنية مستشعرات الصور CMOS، بناءً على مزاياها الخاصة في التكامل، واستهلاك الطاقة المنخفض، والتكلفة المنخفضة، تم تحسين الضوضاء والحساسية بشكل كبير، واستمرت الفجوة مع مستشعرات CCD في الضيق. يعتقد بعض الأشخاص في الصناعة حتى أن سوق المستشعرات المستقبلية يجب أن تهيمن عليه CMOS. إذن، أي مستشعر هو الأنسب لسوق الكاميرات الصناعية؟ أو أي مستشعر هو الأنسب للاحتياجات المستقبلية؟

الإجابة على السؤال أعلاه واضحة: هناك العديد من المقايضات التي يجب مراعاتها عند اختيار شريحة معينة. يجب أن يعتمد اختيار الكاميرات الصناعية على متطلبات نظام الرؤية الآلية؛ يجب أن يعتمد اختيار نظام الرؤية الآلية على احتياجات فحص الإنتاج للمستخدم، ومراقبة ظروف العمل، وما إلى ذلك. لذلك، بالنسبة لأنظمة الرؤية الآلية والكاميرات الصناعية، بغض النظر عن المستشعر الأكثر قوة، فإن تقدمهم التكنولوجي سيعزز بلا شك تطوير سوق الكاميرات الصناعية وصناعة الرؤية الآلية.