سنسور CCD

 

در این مطلب از وب سایت نوین ایلیا صنعت ما میخواهیم شما را بیشتر با سنسور CCD اشنا کنیم،با ما همراه باشید:

 

سنسور CCD

 

سنسورهای CCD چیپ‌ های نیمه‌ هادی شبیه چشم انسان هستند. هر دو سیگنال نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. اولین سنسور CCD در سال ۱۹۷۰ وارد بازار شد. آنها گام‌ به‌ گام جایگزین دوربین‌ های فیلم‌ برداری و دوربین‌ های صنعتی با لوله‌ های pickup و دوربین‌ های عکس‌ برداری فیلم‌ دار شدند.

امروزه، سنسورهای CCD تقریباً به‌ طور کامل با سنسورهای CMOS جایگزین شده‌اند. در هر صورت هنوز هم تعدادی از دوربین‌ های صنعتی با حسگر CCD ارائه می‌شوند.

سنسور CCD چگونه کار می‌کند؟

سنسورهای CMOS و همچنین سنسورهای CCD مبتنی بر اثر فتوالکتریک هستند: زمانی که نور به تکه‌ ای از جسم می‌خورد؛ جسم الکترون تولید می‌کند. در این مورد تکه جسم یک چیپ سیلیکونی است. این چیپ مبتنی بر صدها هزار خازن – پیکسل قرار گرفته در یک الگوی شبکه‌ ای است.

تا اینجا، ساختار سنسورهای CMOS و CCD بسیار شبیه است. تفاوت اصلی تشخیص فیزیکی خازن‌ ها و انتقال الکترون‌ ها به خروجی چیپ است. مزایا و معایب سنسورهای CMOS و CCD، اساساً بر این تفاوت استوار است.

یک سنسور CCD چگونه رنگ را می‌بیند؟

همانند شبکیه انسان، سنسور CCD دارای سه گونه متفاوت پیکسل (“مخروط‌ ها” در شبکیه) برای دیدن رنگ است. (یکی برای قرمز، دیگری برای سبز و دیگری برای آبی) بعلاوه، شبکیه دارای چهارمین نوع پیکسل است برای درک سیاه‌ و سفید که سلول میله‌ ای نامیده می‌شود.

هرچند که سنسور CCD وجود ندارد که تمامی این چهار نوع را بر روی یک چیپ داشته باشد. سنسورهای CCD دارای پیکسل‌ های سیاه‌ و سفید یا پیکسل‌های حساس به نور قرمز، سبز و آبی است. اولین مورد مبنای ساخت دوربین‌ های سیاه‌ و سفید و دومین مبنای ساخت دوربین‌ های رنگی است.

مزیت سنسورهای CCD

امروزه سنسورهای CCD حتی در دوربین‌ های رده‌ بالای تجاری نیز بکار برده نمی‌ شود. اما با این‌حال دوربین‌ های صنعتی مجهز به  این سنسور دارای مزیت‌ های زیر هستند:

شاتر سراسری(گلوبال): سنسورهای CCD به‌ طور “ذاتی” دارای شاتر سراسری هستند؛ پس مشکلی برای عکس‌ برداری از اجسام در حال حرکت ندارند.

زمان اکسپوژر طولانی : بدون هیچ ابزار اضافی، سنسورهای CCD قادر هستند تصاویر مفیدی با زمان اکسپوژر طولانی (حتی بیشتر از یک ساعت) ثبت کنند. بنابراین در مقایسه با سنسورهای CMOS آنها قادرند از اجسام خیلی تاریک نیز تصویربرداری کنند.

معایب سنسورهای CCD

به‌ علاوه دلایل اقتصادی سه دلیل عمده دیگر برای عدم استفاده از سنسورهای CCD وجود دارد.

عدم تولید در آینده نزدیک : سونی طبق برنامه زمان‌ بندی خود اعلام نموده است که دیگر از سال ۲۰۲۵ سنسور CCD تولید نخواهد کرد و تنها تمرکز خود را بر روی سنسورهای CMOS معطوف خواهد کرد.

حساسیت به قرار گرفتن بیش‌ازحد در معرض نور: اگر شدت نور در قسمتی مشخص از تصویر بسیار زیاد باشد. خازن‌هایی که در بالا ذکر شد پیش از زمان اکسپوژر، کاملاً شارژ خواهند شد. در چنین مواردی الکترون خازن‌ های اشباع‌ شده  به پیکسل‌ های همسایه سراریز خواهند شد. در نقطه مقابل سنسورهای CMOS دارای یک “محافظ ذاتی” در برابر این حادثه که اثر “blooming” نامیده شده است؛ هستند.

ROI و Binning پیچیده: بیشتر سنسورهای CMOS مکانیسمی برای خواندن قطعه کوچکی از تصویر ارائه می‌دهند (region of interest). بیشتر آنها حتی اجازه یکی سازی پیکسل‌ ها بر روی چیپ را برای بالا بردن حساسیت، مستقیماً می‌ دهند. پیاده‌ سازی این دو اثر بر روی سنسورهای CCD بسیار مشکل است.

از شما ممنونیم که مطلب ما را در مورد سنسور CCD مطالعه فرمودید،،شما همچنین می توانید مطالب ما در شبکه های اجتماعی همچون اینستاگرام،اپارات و لینکدین مطالعه کنید.