Sensör CCD ve CMOS arasındaki fark

Sensör, kameranın temel bileşenidir. Fotoelektrik dönüşüm, bilgi depolama, gecikme ve elektrik sinyallerinin sıralı iletimi gibi işlevlere sahiptir. Yüksek entegrasyon ve düşük güç tüketimi sayesinde hızla gelişmiştir. Görüntü yakalama ve dijital işleme için vazgeçilmez bir anahtar cihazdır. Şu anda piyasadaki kameralarda yaygın olarak kullanılan iki tür fotosensör yongası bulunmaktadır: CCD ve CMOS.

1. CCD (Yük Bağlı Cihaz)

   Şu anda yaygın olarak kullanılan CCD kameraların üç yapısı bulunmaktadır: tam kare aktarım, kare aktarım ve satır aktarım.

   1. Satır Arası Aktarım

      Üç yapı arasında, satır aktarımı en yaygın kullanılanıdır ve orta ve düşük seviye ürünlerin çoğu bu yöntemi kullanır.

   2. Tam Kare Aktarım (Tam Kare)

      Tam kare aktarım yapısı en basittir, fotosensör alanı ve depolama alanı birlikte bulunur ve %100 doluluk faktörü elde edilebilir. Dezavantajı, görüntü ışık sızıntısını önlemek için okuma sırasında harici ışığın girmesini önlemek gerektiğidir. Bu, mekanik bir deklanşör kullanılarak, bir flaş kullanılarak veya ışık sızıntısını en aza indirmek için pozlama süresinin okuma süresinden çok daha uzun olmasını sağlayarak elde edilebilir.

   3. Kare Aktarım

      Kare iletim yapısı, fotosensör alanı ve depolama alanının tamamen ayrı ve eşit büyüklükte olmasıdır. Pozlanan sinyal yükü çok hızlı bir şekilde depolama alanına aktarılır (genellikle kare periyodunun %1'inden azı) ve ardından satır satır çıktı alınır. Kare aktarım sensörünün %100 doluluk faktörü elde ettiği ve okuma işlemi sırasında bir sonraki karenin pozlandığı açıktır. Dezavantajı, yonganın boyutunun büyük olması ve maliyetinin yüksek olmasıdır.

2. CMOS (Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken) Sensör

   CMOS sensörlerin fotosensör kısmının prensipleri CCD sensörlerle aynıdır. Fark, her piksel biriminde, fotosensör kısmına ek olarak bir amplifikatör ve okuma devresi kısmının da bulunmasıdır. Tüm CMOS sensör ayrıca bir adresleme devresi, amplifikatör ve A/D entegre eder.

1. İlk nokta, tam dolu kapasite farkıdır: CMOS sensörün her pikseli bir fotosensör diyotu, amplifikatör ve okuma devresi içerdiğinden ve tüm sensör ayrıca bir adresleme devresi ve A/D içerdiğinden, her pikselin fotosensör alanı, pikselin kendi yüzey alanından çok daha küçüktür. Bu nedenle, aynı piksel boyutunda, CMOS sensörün tam dolu kapasitesi CCD sensörden daha düşüktür.
2. İkinci nokta, maliyet farkıdır: CMOS sensörler genel yarı iletken devrelerde en yaygın kullanılan CMOS işlemini kullandığından, çevresel devreler (AGC, CDS, zamanlama veya DSP vb. gibi) sensör yongasına kolayca entegre edilebilir, böylece çevresel yongaların maliyeti tasarruf edilir.
3. Üçüncü nokta, CMOS sensörün rastgele adreslenebilmesidir, kuyruğun yalnızca ilgilenilen kısmını okumayı çok kolaylaştırır ve kare hızını artırır.
4. Dördüncü nokta, gürültü farkıdır: CMOS sensörün her fotodiyotu bir amplifikatör ile donatıldığından ve amplifikatör analog bir devre olduğundan, her amplifikatörden elde edilen sonuçları tutarlı hale getirmek zordur. Bu nedenle, yatay kayıt cihazının çıkış ucunda yalnızca bir amplifikatöre sahip bir CCD sensörle karşılaştırıldığında, CMOS sensörün gürültüsü, görüntü kalitesini etkileyerek önemli ölçüde artacaktır.
5. Beşinci nokta, güç tüketimi farkıdır: CMOS sensörlerin güç tüketimi CCD sensörlerden daha düşüktür.

Özetle, CCD'nin avantajı görüntü kalitesinin CMOS'tan daha iyi olmasıdır, ancak dezavantajları da açıktır. İşlemi çok karmaşıktır ve teknolojisini ustalaşabilen çok az üretici vardır, bu nedenle fiyatı ucuz olmamaya mahkumdur, özellikle bazı büyük CCD bileşenleri için fiyat daha da kabul edilemezdir. Bu nedenle, mevcut kamera pazarında, üst düzey kameralar genellikle kimlik ve statülerini göstermek için CCD görüntüleyiciler kullanır. CMOS görüntüleyicinin en büyük avantajı güç tasarrufu sağlamasıdır. Aynı pil ve aynı yapılandırma ile, CMOS, devre bağlandığında güç tükettiği için CCD'den 1-2 saat daha uzun kullanılabilirken, CCD sürekli güç tüketir. Bu, sözde "elektrik kaplanı"dır. Buna dayanarak, güçlü yönlerimizi en üst düzeye çıkarabilir ve zayıf yönlerimizden kaçınabilir ve farklı uygulamalar için makul bir şekilde CCD veya CMOS kameraları seçebiliriz.