كمي كه ادامه داشته باشد بهتر از زيادي است كه خسته كننده باشد.                      امام علي عليه السلام

نوشته‌های تازه

آخرین دیدگاه‌ها

    بایگانی

    دسته‌ها

    بایگانی

    تفاوت سنسور نوع CCD و CMOS

       دوربین های دیجیتال و دوربین های معمولی دارای مشترکاتی می باشند: هر دو دارای جعبه ای هستند که بروی این جعبه یک لنز وجود دارد که وظیفه این لنز مشاهده تصویر و انتقال نور این تصویر به درون محفظه می باشد. ولی تفاوت از اینجا آغاز می شود که وظیفه ثبت این تصاویر در دوربین های معمولی بر عهده یک فیلم حساس به نور است که با برخورد نور منعکس شده از لنز به این فیلم و طی یک عملیات شیمیایی عکس ظاهر می گردد، در حالیکه در دوربین های دیجیتال نه تنها از فیلم خبری نیست بلکه احتیاجی نیز به عملیات شیمیایی جهت ظهور عکس نمی باشد. در عوض در اینگونه وسایل چیپ یا سنسور حساس به نوری وجود دارد که با جذب نور ساطع شده از لنز آن را به بارهای الکتریکی تبدیل می کند. پس هرچه این چیپ ها زیادتر باشند نور بیشتری دریافت می گردد و در نتیجه عکس با کیفیت تری داریم. ولی اینجا یک مشکل وجود دارد و آن هم این است که این سلول ها (چیپ ها) به تنهایی قادر به تشخیص رنگها نیستند، لذا طی عملیات نورگیری فیلترهائی جهت تشخیص رنگهای اصلی در جلوی سنسور بکار می روند. خروجی این فیلترها بصورت آنالوگ می باشند که پس از عبور از یک مبدل به دیجیتال تبدبل می گردند .هر باز تابش نور در پرتو ساطع شده از جسمی که از آن عکس گرفته شده است، بعنوان یک پیکسل (کوچکترین واحد قابل مشاهده هر عکس) شناخته می شود که در نهایت این پیکسل ها تصویر کلی را تشکیل می دهند. CCD مخفف عبارت Charge Coupled Device است.

       CCD یک شیفت رجیستر آنالوگ است که امکان جابجایی سیگنالهای آنالوگ (بارهای الکتریکی) را در میان طبقات متوالی با کنترل سیگنال کلاک فراهم می کند.

       در سال 1970 میلادی هنگامیکه نخستین کامپیوتر های شخصی متولد شدند، عنصری نیمه هادی با نام CCD به عنوان حافظه دیجیتالی و ذخیره کنندۀ اطلاعات مطرح گردید. CCD در مقابل نور حساس بوده و بیشتر از اینکه عنصری ذخیره کننده برای اطلاعات باشد می تواند عاملی برای تبدیل نور و تصویر به جریان الکتریکی باشد. پایه و اساس CCD ذخیره اطلاعات به صورت بار الکتریکی و هدایت آنها به حلقه خروجی در زمانهای دلخواه است.

       CCD یک مدار مجتمع شامل آرایه سنسورهاست که نور را دریافت و به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند و بر اساس شدت نور تابیده شده سیگنال های الکتریکی متفاوتی بدست می آید. این سیگنال ها به مبدل آنالوگ به دیجیتال داده می شوند تا پس از تبدیل به بیتهای صفر و یک کد بندی و ذخیره شوند.

       اما همه دوربین ها از چیپ CCD بعلت گران بودن و مشکل بودن ساخت آن استفاده نمی کنند، بلکه بعضی از سنسور دیگری بنام Compelementary Metal Oxide Semiconductor) CMOS ) استفاده می کنند. تکنولوژی بکار رفته در اینگونه چیپ ها مشابه فناوری تولید ریزپردازنده ها و مدارات مجتمع می باشد. این گونه حسگرها نسبت به نوع قبلی ارزانتر بوده و راحت تر ساخته می شوند و از نظر مصرف انرژی نیز بسیار مقرون به صرفه می باشند و در مجموع CMOSها نسبت به همتایان CCD خود بسیار سبکترند.

       البته این خصوصیات خوب مشکلات خاص خود را نیز دارد، جاییکه این حسگرها دارای حساسیت کمتری بوده و در نتیجه کیفیت تصویری پائین تری دارند.

       اگر به ساختار شماتیک سنسورهای CCD و CMOS نگاه کنیم، در نگاه اول متوجه اختلاف میان این دو خواهیم شد، آنچه مسلم است هر دوی این سنسورها نیمه هادی هائی با قابلیت ذخیره نور در قالب پیکسل ها می باشند، ولی تفاوت در این جاست که در سنسورهای CCD بعد از عملیات نور گیری ، پکهای بار که هر کدام متناسب با یک پیکسل می باشند متناوباً به بخش خروجی هدایت می گردند که در آنجا کل بار مورد بحث به ولتاژ تبدیل شده و پس از عبور از یک بافر به خارج از چیپ هدایت می گردد.

       در چیپ CMOS عملیات تبدیل بار به ولتاژ بجای اینکه در مرحله آخر و بصورت کلی انجام پذیرد، در هر پیکسل و بطور جداگانه صورت می گیرد. این تفاوت در نحوه بازخوانی اطلاعات، تفاوت عمده ای در ساختمان، توانائی ها و محدودیت های چیپ مورد بحث ایجاد می کند. در اینجا چند ویژگی کاربردی برای یک سنسور ایده آل را بیان می کنیم و محدودیت ها و مزایای هر کدام از سنسور های CCD و CMOS را بر می شماریم:

    1- عملکرد بالا (مقدار سیگنالی که سنسور به ازای هر واحد انرژی نورانی ورودی، باز پس می دهد)

       CMOSها در اینجا بسیار از CCDها بهتر عمل می کنند چون عناصر بهبود راندمان، بسیار ساده تر در ساختمان CMOSها قرار می گیرند، در حالیکه CCDها همواره دارای اتلاف انرژی زیادی هستند. البته این موضوع با تکنیکهای جدید تولید CCD به چالش کشیده شده است.

    2- یکنواختی و متناسب بودن نور در کلیه نقاط:

        بصورت ایده آل کلیه نقاط می بایست دارای نور یکنواختی باشند و این عملکردهای غیر خطی هستند که غیر یکنواختی ها را بوجود می آورد. البته می بایست میان یکنواختی تصویر در نور کامل و یکنواختی در تاریکی نسبی تفاوت قائل شد.

       CMOSها در این مرحله بطور نسبی بد عمل می کنند، چون هر پیکسل بصورت جداگانه آنالیز می شود و فیدبکی از خروجی برای تنظیم نور وجود ندارد. البته با وجود تقویت کننده هائی که از خروجی برای تصحیح نور فیدبک می گیرند کیفیت تصویر CMOSها تقریباً به CCDها نزدیک شده است (البته هنوز درمورد فضای تاریک، CMOSها در مقابل CCDها حرفی برای گفتن ندارند که در تصویر برداری های با سرعت بالا، جائیکه سرعت بالا به معنی رسیدن نور کمتری به سنسور است این موضوع موجب تاثیر در کیفیت کل تصویر می گردد).

    3-سرعت:

       جائیکه بطور قابل ملاحظه ای CMOSها از CCDها پیشی می گیرند. چون در آنها کلیه عملیات دوربین تا مرحله ظهور بروی صفحه در سنسور آن صورت می گیرد. که البته سازندگان CMOSها بخاطر کاربرد عمومی این سنسورها در دوربین های معمولی به سرعت آن توجه خاصی داشته اند حال آنکه درمورد CCDها که در موارد خاص صنعتی، طبی و … بصورت حرفه ای استفاده می گردند، این فاکتور بطور اخص مورد اهمیت قرار نگرفته است.

    نتیجه گیری و انتخاب سنسور:

       CMOSها دارای مدارات مجتمع پیشرفته تر، اتلاف انرژی کمتر و اندازه های کوچکتر در مقابل کیفیت تصویری که ارائه می دهند، می باشند و همچنین برای تولید انبوه دارای تکنولوژی مناسب تری هستند و در جاهایی که کیفیت تصویر اهمیت چندانی ندارد کاربرد فراوان دارند، از قبیل: دوربین های مدار بسته، دور بین های ویدئو کنفرانس، اسکنرهای بارکد، ماشین های فکس و…،در مقابل CCDها کیفیت تصویر بالاتری ارائه می دهند و برای کاربردهایی که احتیاج به کیفیت بالائی دارند همچنان بهترین انتخاب می باشد همانند عکاسی های دیجیتال، دوربین های تلویزیونی، تصاویر صنعتی با دقت بالا و استفاده های علمی و صنعتی دیگر.

       پس در کل این دو نوع سنسور دارای کاربرد متفاوتی می باشند و با توجه به اینکه قیمت های هر دو نوع سنسور در دوربین های تجاری چندان تفاوتی نمی کند می بایست انتخابی متناسب با کاربرد نمود.

    دوشنبه ۹ آذر ۱۳۹۴آموزش، مقالات و مطالب تخصصي۸۰۶ بازديد
    کد امنیتی
    CAPTCHA
     برچسبها
     نوشته های مشابه و مرتبط
    قم، بلوار عمارياسر، مجتمع تجاري زمزم، طبقه 4، واحد 258
    تلفن : 37749296(25)98+
    فاكس : 37749177(25)98+
    مدیریت : info@parsasystem.net
    فروش : sales@parsasystem.net
    the logothe logothe logothe logothe logothe logothe logo