تصویربرداری مقالات

سنسور CCD و CMOS

My Name is Sensor

به طور کل دوربین‌های تصویربرداری دیجیتال از دو سنسور (CCD (Charge-Coupled Device به معنی دستگاه بار جفت شده و CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) به معنی نیم رسانای اکسید فلزی بار جفت شده جهت ثبت پرتوهای نور بهره می‌برند. در واقع عملکرد هر دو سنسور آنالوگ بوده و داده‌ها بعد از پردازش به سیستم دیجیتال تبدیل می‌گردند.

سنسور از اجزای ریزتری به شکل مربع و یا مستطیل به نام پیکسل تشکیل شده. هر پیکسل را به تنهایی می‌توان نورسنج کوچکی دانست که نور یک نقطه از تصویر را ثبت می‌کند و مجموع این نقاط تصویر را تشکیل می‌دهند. با برخورد شعاع نور به هر پیکسل، پیکسل میزان شدت نور را سنجیده سپس توسط پردازنده مورد پردازش قرار می‌گیرد.

خواندن اطلاعات سنسور

دوربین‌های تصویربرداری و سنسورها به روش برای انتقال داده‌ها دارند.
در روش اول یعنی Interline Transfer همانند سیستم‌های آنالوگ ابتدا خطوط فرد پیکسل‌ها خوانده و در حافظه‌ای تحت عنوان “میدان فرد تصویر” ذخیره شده و سپس خطوط زوج پیکسل‌ها خوانده و در حافظه‌ای تحت عنوان “میدان زوج تصویر” ذخیره می‌شوند. در نهایت از ترکیب این دو میدان تصویر حاصل می‌گردد. البته این روش خالی از ایراد نبوده و به دلیل قرارگیری حافظه‌های عمودی و افقی ذخیره میدان‌های داده‌ها بر روی سنسور CCD نقاطی کوری به وجود می‌آید.

ولیکن در روش دوم برای آنکه نقاط کور به‌وجود نیایند، انتقال فریم جایگزین انتقال میدان‌ها شده. در واقع بر روی CCD منطقه‌ای مجازی تحت عنوان منطقه ذخیره سازی داده‌ها قرار داده شده تا داده‌ها از روی CCD به آن انتقال یابند و سپس همچون روش اول یعنی Interline Transfer بازخوانی شوند.

Interline Transfer in CCD

Micro lens بر روی پیکسل‌ها

تمامی تولید کننده‌های سنسور همیشه بدنبال افزایش کیفیت تصویر حاصله هستند. برای اینکار باید تراکم پیکسل‌ها بر روی سنسور افزایش یابد و این به معنای کوچکتر شدن پیکسل‌هاست. ولیکن کاهش ابعدا پیکسل‌ها برابر است با کاهش مقدار نور دریافتی توسط پیکسل. از همین رو بر روی هر پیکسل عدسی‌های کوچیکی تهت عنوان Micro lens قرار داده می‌شود که این کار باعث افزایش نور در هر پیکسل می‌شود . البته قرار گیری Micro Lensها بر روی پیکسل‌ها سبب از بین رفتن نقاط کوری که بدلیل قرارگیری حافظه‌های افقی و عمودی بر روی سنسور بوجود می‌آید نیز می‌گردد.

Micro Lens On Pixel

تفاوت سنسور CCD و CMOS

برای بررسی تفاوت‌های سنسور CCD و CMOS باید به نوع پردازش و ارسال داده های پیکسل‌ها توجه کنیم. در CCD همانطور که در بالاتر گفته شد اطلاعات از روی سطح حساس به نور به حافظه‌ی عمودی و سپس به حافظه‌ی افقی منتقل می‌گردد و در نهایت پردازش داده صورت می‌گیرد. ولیکن در CMOSها داده‌های نوری درون هر پیکسل پردازش شده و به صورت کدهای صفر و یک در می‌آیند.

CCD vs CMOS

سنسورهای CCD به دلیل روشهای خاص طراحی گران قیمت تر هستند در صورتی CMOSها به دلیل آن که استفاده‌های گوناگونی دارند و به همین سبب تولید بیشتری نیز دارند ارزانتر هستند.

در رابطه با میزان مصرف انرژی CCDها سنسورهای پر مصرفی محسوب می‌شوند در صورتی که CMOSها مصرف انرژی کمتری دارند.

سنسورهای CMOS بدلیل داشتن تراشه‌های متعدد بر روی هر پیکسل و کوچکتر شدن سطح حساس به نور دارای کیفیت پایینتر و همچنین نویز بیشتر نسبت به CCDها هستند. البته بدلیل استفاده‌ی گسترده‌ی CMOSها هر روز شاهد پیشرفت و افزایش کیفیت آن‌ها هستیم.

دیدگاه خود را مطرح نمایید

برای ارسال یک دیدگاه اینجا کلیک کنید