مشخصه های حسگر CMOS و انتخاب بهترین حسگر
549

مشخصه های حسگر CMOS و انتخاب بهترین حسگر

فن آوری CMOS

در سال 1998 حسگرهای CMOS به عنوان فن آوری ثبت تصویر جایگزین برای CCD ابداع گردید. فن آوری مورد استفاده در ساخت CMOS همان فن آوری است که در سراسر جهان برای ساخت میلیون ها ریزپردازنده و حافظه مورد استفاده می گیرد. از آنجا که روی این فن آوری کار زیادی صورت گرفته است و تولید آن در حجم انبوه می باشد، ساخت تراشه های CMOS نسبت به CCD ارزانتر است. دیگر مزیت این حسگرها نسبت به CCD این است که توان مصرفی آن ها پایین تر می باشد. به علاوه در حالی که  CCD تنها برای ثبت شدت نوری که بر روی هر یک از صدها هزار نقاط نمونه برداری می افتد کاربرد دارد، می توان از CMOS برای کاربردهای دیگر، نظیر تبدیل آنالوگ به دیجیتال، پردازش سیگنال های دریافت شده، تنظیم رنگ سفید و کنترل های دوربین و ... استفاده نمود. همچنین می توان تراکم نقاط و عمق بیتی تصویر را به راحتی بدون افزایش بیش از اندازه قیمت، بالا برد.

تراشۀ CMOS، در هر پیکسل شامل ترانزیستورهایی هست که بار الکتریکی را تقویت می کند. به صورت مجزا (برای هر پیکسل) به پردازنده ارسال می کند.

به خاطر مزایای زیاد این فن آوری، به نظر می رسد که در نهایت تمام دوربین های معمولی دیجیتال از CMOS استفاده خواهند نمود و CCD فقط در دوربین های حرفه ای و گران قیمت به کار خواهد رفت. با رفع مشکلاتی از قبیل تصاویر دارای نویز و عدم توانایی در گرفتن عکس از موضوعات متحرک در این فن آوری، CMOS یک سیستم بی رقیب خواهد شد.

                                                                                                                                                       دیاگرام یک CMOS

خلاصه: دوربین های CMOS نسبت به نوع دیگر دارای قیمت ارزانتری هستند اما کیفیت و وضوح تصویر آن ها در مقایسه با دوربین های CCD پایین تر است. در تراشۀ CMOS عملیات تبدیل بار به ولتاژ به جای اینکه در مرحلۀ آخر و به صورت کلی انجام پذیرد، در هر پیکسل و به صورت جداگانه صورت می گیرد. این تفاوت در نحوۀ بازخوانی اطلاعات، تفاوت عمده ای در ساختمان، توانایی ها و محدودیت های تراشه ایجاد می کند. در اینجا چند ویژگی کاربردی برای یک حسگر ایده آل بیان می شود و محدودیت ها و مزایای هرکدام از حسگرهای CCD و CMOS ذکر می شود:

  • عملکرد بالا (مقدار سیگنالی که حسگر به ازای هر واحد انرژی نورانی ورودی، باز پس می دهد): CMOSها در اینجا بهتر از CCDها عمل می کنند، چون عناصر بهبود بازدهی در ساختمان CMOSها بسیار ساده تر قرار می گیرند در حالی که CCDها همواره دارای اتلاف انرژی زیادی هستند که البته این موضوع با تکنیک های جدید تولید CCD در حال بهبود است.
  • یکنواختی و متناسب بودن نور در کلیه نقاط: به صورت ایده آل کلیۀ نقاط باید دارای نور یکنواختی باشند و عملکردهای غیرخطی ناهمسانی به وجود آورند. البته باید میان یکنواختی تصویر در نور کامل و یکنواختی در تاریکی نسبی تفاوت قائل شد. CMOSها در این مرحله به طور نسبی عملکرد مناسبی ندارند، چون هر پیکسل به صورت جداگانه آنالیز می شود و فیدبکی از خروجی برای تنظیم نور وجود ندارد. البته با وجود تقویت کننده هایی که از خروجی برای تصحیح نور فیدبک می گیرند کیفیت تصویر CMOSها تقریباً به CCDها نزدیک شده است (البته هنوز در مورد فضای تاریک، CMOSها در مقابل CCDها حرفی برای گفتن ندارند که در تصویر برداری های با سرعت بالا، سرعت بالا به معنای رسیدن نورکمتری به حسگر است، این موضوع موجب تأثیر در کیفیت کل تصویر می شود.
  • سرعت : در این خصوص CMOSها به طور قابل ملاحظه ای از CCDها پیشی می گیرند، چون در آن ها کلیۀ عملیات دوربین تا مرحله ظهور بر روی صفحه  در حسگر آن صورت می گیرد که البته سازندگان CMOS به خاطر کاربرد عمومی این حسگرها در دوربین های معمولی به سرعت آن توجه خاصی داشته اند. حال آنکه در مورد CCD که در موارد خاص صنعتی، طبی و غیره، به صورت حرفه ای استفاده می شوند این مشخصه به طور ویژه در نظر گرفته نشده است.
  • لوله های عبور نور: یکی دیگر از ویژگی های فن آوری CMOS توانایی تمرکز بر روی اطلاعات خوانده شده از حسگر توسط لوله های عبور نور است که از این موضوع برای بهبود تصویر یک فریم و یا متمرکز شدن بر یک ناحیه کوچک می توان استفاده کرد. CCDها در این مورد محدودیت هایی دارند که آن ها را درسطحی پایین تر از CMOSها قرار می دهد.

نتیجه گیری و انتخاب حسگر: CMOSها دارای مدار مجتمع پیشرفته تر، اتلاف انرژی کمتر و اندازه کوچکتر، در مقابل کیفیت تصویری که ارائه می دهند، هستند، برای تولید انبوه دارای فن آوری مناسب تری بوده و در مواقعی که کیفیت تصویر اهمیت چندانی ندارد، کاربرد فراوان تری دارند. در مقابل CCDها کیفیت تصویر بالاتری را ارائه می دهند و برای کاربرد هایی که احتیاج به کیفیت بالاتری است همچنان بهترین انتخاب هستند.

در دوربین های مداربسته، سازندگان بزرگ همچون Sony، Bosch و Panasonic جهت تولید دوربین های آنالوگ از انواع حسگرهای CCD استفاده کرده اند، در حالی که در دوربین های تحت شبکه، برندهای مشهور Axis، Bosch، Honeywell و Sony از حسگرهای CMOS استفاده می کنند.

                                                                                                                        

مقایسه نحوۀ عملکرد حسگرهای CCD و CMOS، در حسگر CCD هرسطری از پیکسل ها به طور سریالی خوانده می شود در حالی که در CMOS هر پیکسل به طور آدرس پذیر X و Y و مستقل قابل دریافت است.

تهیه شده توسط : گروه فنی پادالکترونیک

  • پاد الکترونیک
  • ۱۳۹۵/۱۲/۱۳
  • ۰

نظرات

بازدید کننده گرامی چنانچه تمایل دارید، نقد یا نظر شما به نام خودتان در سایت ثبت شود، لطفاً وارد سایت شوید.

ارسال فوری

تحویل حداکثر طی 1 روز کاری
 

فروش ویژه

هر سه روز کالای ویژه برای همکاران ویژه
 

09130753912

پشتیبانی محصولات و سیستم های امنیتی