فناوری سنسورهای CMOS و CCD

توضیحات نظرات (0)
زمانی که تصویر به وسیله دوربین گرفته می شود نور از لنز عبور کرده و به Image Sensor برخورد می کند. Image Sensor عبارت است از عناصر یک تصویر که به آن پیکسل نیز گفته می شود و مقداری از نور دریافتی را به تعداد قابل توجهی الکترون تبدیل می نماید. نورهای قوی تر الکترون بیشتری تولید و آن ها را تبدیل به ولتاژ می کنند. سپس با استفاده از مبدل های A/D به یک مقدار تبدیل شده و سیگنال ایجاد شده توسط مدار های الکترونیکی دوربین پردازش می گردند.
 
 
 
 
 
 
 
در حال حاضر دو فناوری عمده که در Image Sensor ها استفاده می شود که عبارت است از: (CCD (Charge coupled Device و CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor که در ادامه به تفاوت ها و نقاط ضعف و قوت آن ها می پردازیم . فیلتر کردن رنگ Image Sensor ها مقداری از نور را از محیط روشن به تاریک بدون هیچ گونه اطلاعات مربوط به رنگ نگه می دارد. زمانی که CCD و CMOS فاقد رنگ یا Color Blind می شوند در آن هنگام فیلتری که در قسمت جلوی Image Sensor است برای سنسورها امکان دادن رنگ به هر پیکسل را فراهم می آورد. دو راه متداول به منظور ثبت رنگ وجود دارد. یکی RGB که متشکل از سه رنگ قرمز، سبز و آبی است و دیگری CMYG که متشکل از چهار رنگ فیروزه ای، سرخابی، زرد و سبز است. رنگ های قرمز، سبز و آبی رنگ های اولیه هستند که در ترکیبات مختلفی قادر به ساخت رنگ های بسیار و قابل روئیت برای چشم انسان اند.
 
از آن جا که چشم انسان به رنگ سبز در مقابل دو رنگ دیگر حساس تر است در ازای آن دو بار از رنگ سبز استفاده شده است و این بدان معناست که چشم انسان قادر به تشخیص جزئیات بیشترخواهد بود. این حالت در مقایسه با حالتی که هر سه رنگ به اندازه مساوی در فیلتر استفاده می شوند دارای جزئیات بیشتری است. راه دیگر به منظور فیلتر کردن و یا ثبت رنگ استفاده از رنگ های مکمل مانند فیروزه ای، سرخابی و زرد است. فیلترهای تشکیل شده از رنگ های مکمل در سنسورها اغلب با فیلتر سبز ترکیب می شوند تا موجب شکل گیری آرایه CMYG شوند. عموما فیلتر CMYG سیگنال پیکسل بالاتری را با توجه به باند طیفی گسترده اش ایجاد می کند. در هر حال سیگنال ها باید به RGB تبدیل شوند چرا که در تصویر نهایی استفاده می شوند و این تبدیلات پردازش زیاد و نویز زیادی را به همراه خواهد داشت. در نتیجه Gain (نسبت سیگنال به نویز) اصلی به شدت کاهش می یابد و برای همین است که CMYG برای نمایش دقیق رنگ ها مناسب نیستند. واژه CMYG اغلب در CCD Interlaced (اسکن خط های زوج و فرد به ترتیب) استفاده می شود. این در حالی است که سیستم RGB در Progressive اسکن (اسکن همه ی خط ها) به کار برده می شود. در سنسورهای CCD نوری که در پیکسل سنسور قرار می گیرد از طریق یک Chip در طول یک نود خروجی یا چند نود خروجی منتقل می گردد. این نورها تبدیل به ولتاژ بافر شده و به صورت یک سیگنال آنالوگ به کار گرفته می شوند. این سیگنال تقویت شده و سپس با استفاده از یک مبدل A/D به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود.
 
فناوری CCD تنها به منظور استفاده در دوربین ها شکل گرفته است و از شروع ساخت آن بیش از 30 سال می گذرد. این سنسورها در مقایسه با سنسورهای CMOS در گذشته مزایایی چون حساسیت نور بیشتر و نویز کمتر داشته اند. یکی از معایب این سنسورها استفاده از قطعات آنالوگ است که نیازمند شدت جریان الکتریکی زیاد در بیرون از مدار، فرایند تولید گران قیمت، مصرف نیروی 100 برابر بیشتر از CMOS از دیگر معایب آن است. مصرف نیروی زیاد منجر به ایجاد گرما در دوربین می شود که این گرما نه تنها روی کیفیت دوربین تاثیر منفی می گذارد بلکه باعث افزایش قیمت دوربین و اثرات زیست محیطی منفی می گردد. از آن جا که همه چیز از طریق یک یا چند آمپلی فایر عبور می کنند، سنسورهای CCD نیازمند میزان اطلاعات بالاتری هستند. در گذشته چیپ سنسور CMOS برای مقاصد تصویر برداری استفاده می شد اما به علت پایین بودن حساسیت نور، کیفیت تصویر پایین بود. سنسورهای مدرن امروزی از فناوری خاصی در ساخت خود بر خوردارند که حساسیت به نور و کیفیت آن مرتبآ در حال افزایش است. سنسورCMOS در مقایسه با CCD چندین فایده دارند. در سنسورها از تقویت کننده و مبدل هایA/D استفاده شده است که وجود آن ها باعث کاهش قیمت دوربین شده چرا که همه نیازهای منطقی یک دستگاه برای تولید تصویر را دارا می باشند. این سنسورها در مقایسه با سنسورهای CCD ساختار و امکان تجمع بهتری دارند. بنابراین به خاطر جریان الکتریکی بالا در این چیپ احتمال ساختار نویزی بیشتر خواهد شد. علاوه بر این که این سنسورها از سرعت بازخوانی بالاتر، برق کمتر، مقاومت بالا در برابر نویز و سایز کوچک برخوردارند.

نوشتن نظر

نام شما:


نظر شما: توجه : HTML ترجمه نمی شود!

رتبه: بد           خوب

کد امنیتی را در کادر زیر وارد نمایید:



برچسب ها: فناوری سنسورهای CMOS وCCD, سیستم RGB
کلیه حقوق نزد Secupedia محفوظ است @2016