องค์ประกอบเดียวมีความไวตลอดช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ทั้งหมด ดังนั้นจึงใช้ตัวกรองแสงเหนือโฟโตไดโอดของเมทริกซ์ CCD สี ซึ่งส่งเพียงสีใดสีหนึ่งจากสามสีเท่านั้น ได้แก่ สีแดง (สีแดง) สีเขียว (สีเขียว) สีน้ำเงิน (สีน้ำเงิน) หรือสีเหลือง (สีเหลือง) สีม่วงแดง ( สีม่วงแดง) สีฟ้าคราม (สีฟ้า) แต่ในทางกลับกัน ไม่มีฟิลเตอร์ดังกล่าวในเมทริกซ์ CCD ขาวดำ

อุปกรณ์และหลักการทำงานของพิกเซล

พิกเซลประกอบด้วยสารตั้งต้น p ที่เคลือบด้วยอิเล็กทริกโปร่งใส ซึ่งใช้อิเล็กโทรดส่งแสง ทำให้เกิดหลุมศักย์ไฟฟ้า

เหนือพิกเซลอาจมีฟิลเตอร์แสง (ใช้ในเมทริกซ์สี) และเลนส์รวบรวม (ใช้ในเมทริกซ์ที่องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนไม่ได้ครอบครองพื้นผิวทั้งหมด)

ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกจะถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดส่งแสงที่อยู่บนพื้นผิวของคริสตัล แสงที่ตกบนพิกเซลจะแทรกซึมลึกเข้าไปในโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้เกิดคู่หลุมอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนและรูที่เกิดขึ้นจะถูกดึงออกจากกันโดยสนามไฟฟ้า: อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังโซนกักเก็บพาหะ (หลุมศักยภาพ) และรูจะไหลเข้าไปในซับสเตรต

พิกเซลมีลักษณะดังต่อไปนี้:

• ความจุของหลุมศักย์คือจำนวนอิเล็กตรอนที่หลุมศักย์สามารถรองรับได้
• ความไวสเปกตรัมของพิกเซลจะขึ้นอยู่กับความไว (อัตราส่วนของค่าโฟโตปัจจุบันต่อค่าฟลักซ์แสง) ต่อความยาวคลื่นการแผ่รังสี
• ประสิทธิภาพควอนตัม (วัดเป็นเปอร์เซ็นต์) คือปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของจำนวนโฟตอนที่ดูดซับซึ่งทำให้เกิดการก่อตัวของอนุภาคควอซิซิป ต่อจำนวนโฟตอนที่ถูกดูดซับทั้งหมด ในเมทริกซ์ CCD สมัยใหม่ ตัวเลขนี้สูงถึง 95% เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ดวงตาของมนุษย์มีประสิทธิภาพควอนตัมประมาณ 1%
• ช่วงไดนามิกคืออัตราส่วนของแรงดันอิ่มตัวหรือกระแสต่อแรงดันรากเฉลี่ยกำลังสองหรือกระแสสัญญาณรบกวนมืด วัดเป็นเดซิเบล

CCD MATRIX และอุปกรณ์ถ่ายโอนค่าใช้จ่าย

CCD ถูกแบ่งออกเป็นแถว และแต่ละแถวจะถูกแบ่งออกเป็นพิกเซล แถวจะถูกแยกออกจากกันด้วยชั้นหยุด (p +) ซึ่งไม่อนุญาตให้มีประจุไหลระหว่างแถวเหล่านั้น ในการย้ายแพ็กเก็ตข้อมูล จะใช้รีจิสเตอร์กะแบบขนานหรือที่เรียกว่าแนวตั้ง (VCCD) และอนุกรมหรือที่เรียกว่ารีจิสเตอร์แนวนอน (HCCD)

วงจรการทำงานของรีจิสเตอร์กะสามเฟสที่ง่ายที่สุดเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าศักย์เชิงบวกถูกนำไปใช้กับประตูแรกซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของหลุมที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้น จากนั้นเราจะใช้ศักย์กับประตูที่สองซึ่งสูงกว่าประตูแรก ซึ่งส่งผลให้มีหลุมศักย์ที่ลึกกว่าเกิดขึ้นใต้ประตูที่สอง ซึ่งอิเล็กตรอนจะไหลจากใต้ประตูแรกเข้าไป หากต้องการเคลื่อนที่ประจุต่อไป คุณควรลดค่าที่เป็นไปได้บนเกตที่สอง และใช้ศักยภาพที่สูงกว่ากับเกตที่สาม อิเล็กตรอนไหลอยู่ใต้ประตูที่สาม วงจรนี้ดำเนินต่อไปจากจุดสะสมไปยังตัวต้านทานแนวนอนที่อ่านโดยตรง อิเล็กโทรดทั้งหมดของรีจิสเตอร์กะแนวนอนและแนวตั้งจะก่อตัวเป็นเฟส (เฟส 1, เฟส 2 และเฟส 3)

การจำแนกประเภทของเมทริกซ์ CCD ตามสี:

• ดำและขาว
• สี

การจำแนกประเภทของเมทริกซ์ CCD ตามสถาปัตยกรรม:

สีเขียวหมายถึงเซลล์ไวแสง สีเทาหมายถึงพื้นที่ทึบแสง

เมทริกซ์ CCD มีลักษณะดังต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพการถ่ายโอนประจุคืออัตราส่วนของจำนวนอิเล็กตรอนในประจุที่ส่วนท้ายของเส้นทางผ่านรีจิสเตอร์กับจำนวนที่จุดเริ่มต้น
• ปัจจัยการเติมคืออัตราส่วนของพื้นที่ที่เต็มไปด้วยองค์ประกอบที่ไวต่อแสงต่อพื้นที่รวมของพื้นผิวที่ไวต่อแสงของเมทริกซ์ CCD
• กระแสมืดคือกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านองค์ประกอบที่ไวต่อแสงโดยไม่มีโฟตอนตกกระทบ
• เสียงอ่านคือสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นในวงจรการแปลงและขยายสัญญาณเอาท์พุต

เมทริกซ์ที่มีการถ่ายโอนเฟรม (การถ่ายโอนเฟรมภาษาอังกฤษ)

ข้อดี: ความเป็นไปได้ที่จะครอบครองพื้นผิว 100% ด้วยองค์ประกอบที่ไวต่อแสง เวลาในการอ่านค่าต่ำกว่าเซนเซอร์ถ่ายโอนฟูลเฟรม ความเบลอน้อยกว่า CCD ถ่ายโอนฟูลเฟรม มีข้อได้เปรียบรอบการทำงานเหนือสถาปัตยกรรมฟูลเฟรม: CCD การถ่ายโอนเฟรมจะรวบรวมโฟตอนอยู่ตลอดเวลา ข้อบกพร่อง: เมื่ออ่านข้อมูล คุณควรบังแหล่งกำเนิดแสงด้วยชัตเตอร์เพื่อหลีกเลี่ยงการเบลอ เส้นทางการเดินทางของประจุเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของการถ่ายโอนประจุ เซ็นเซอร์เหล่านี้มีราคาแพงกว่าในการผลิตและผลิตมากกว่าอุปกรณ์ถ่ายโอนฟูลเฟรม

เมทริกซ์ที่มีการถ่ายโอนระหว่างบรรทัดหรือเมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์ (eng. การถ่ายโอนระหว่างบรรทัด)
	ข้อดี: ไม่จำเป็นต้องใช้ชัตเตอร์ ไม่มีการหล่อลื่น ข้อบกพร่อง: ความสามารถในการเติมพื้นผิวด้วยองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนได้ไม่เกิน 50% ความเร็วในการอ่านถูกจำกัดด้วยความเร็วของรีจิสเตอร์ ความละเอียดต่ำกว่า CCD การถ่ายโอนแบบเฟรมและฟูลเฟรม

เมทริกซ์ที่มีการถ่ายโอนเฟรมเส้นหรือเมทริกซ์ที่มีการบัฟเฟอร์คอลัมน์ (Interline ภาษาอังกฤษ)

ข้อดี: กระบวนการสะสมและถ่ายโอนประจุจะถูกแยกออกจากกัน ประจุจากองค์ประกอบการจัดเก็บจะถูกถ่ายโอนไปยังรีจิสเตอร์การถ่ายโอน ซึ่งปิดจากแสงของเมทริกซ์ CCD การถ่ายโอนประจุของภาพทั้งหมดจะดำเนินการใน 1 รอบนาฬิกา ไม่มีการหล่อลื่น ช่วงเวลาระหว่างการรับแสงจะน้อยและเหมาะสำหรับการบันทึกวิดีโอ ข้อบกพร่อง: ความสามารถในการเติมพื้นผิวด้วยองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนได้ไม่เกิน 50% ความละเอียดต่ำกว่า CCD การถ่ายโอนเฟรมและฟูลเฟรม เส้นทางการเดินทางของประจุเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของการถ่ายโอนประจุ

การประยุกต์ใช้เมทริกซ์ CCD

	การประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์ สำหรับสเปกโทรสโกปี สำหรับกล้องจุลทรรศน์ สำหรับผลึกศาสตร์ สำหรับการส่องกล้อง; สำหรับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ สำหรับวิทยาศาสตร์ชีวภาพ
	การประยุกต์ใช้พื้นที่ ในกล้องโทรทรรศน์ ในตัวติดตามดาว ในการติดตามดาวเทียม เมื่อสำรวจดาวเคราะห์ อุปกรณ์ลูกเรือบนเรือและแบบแมนนวล
	การประยุกต์ใช้งานอุตสาหกรรม เพื่อตรวจสอบคุณภาพการเชื่อม เพื่อควบคุมความสม่ำเสมอของพื้นผิวที่ทาสี เพื่อศึกษาความต้านทานการสึกหรอของผลิตภัณฑ์เครื่องจักรกล สำหรับการอ่านบาร์โค้ด เพื่อควบคุมคุณภาพของบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์
	การสมัครเพื่อคุ้มครองวัตถุ ในอพาร์ตเมนต์ที่อยู่อาศัย ที่สนามบิน ในสถานที่ก่อสร้าง ในที่ทำงาน; ในกล้อง "อัจฉริยะ" ที่จดจำใบหน้าของบุคคล
	การประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพ ในกล้องมืออาชีพ ในกล้องสมัครเล่น ในโทรศัพท์มือถือ
	การใช้ทางการแพทย์ ในการส่องกล้อง; ในหทัยวิทยา; ในการตรวจเต้านม; ในทางทันตกรรม ในการผ่าตัดด้วยจุลภาค; ในด้านเนื้องอกวิทยา
	แอปพลิเคชันถนนอัตโนมัติ สำหรับการจดจำป้ายทะเบียนอัตโนมัติ สำหรับการควบคุมความเร็ว เพื่อควบคุมการไหลของการจราจร สำหรับบัตรจอดรถ ในระบบเฝ้าระวังของตำรวจ

ความบิดเบี้ยวเกิดขึ้นเมื่อถ่ายภาพวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่บนเซนเซอร์ด้วย Rolling Shutter:

เมทริกซ์ของกล้องทำหน้าที่แปลงพารามิเตอร์แสงเป็นดิจิทัลบนพื้นผิว ปัจจุบันตลาดอุปกรณ์ถ่ายภาพแบ่งออกเป็น 2 ค่าย ได้แก่ อุปกรณ์ที่ใช้เมทริกซ์ CMOS และอุปกรณ์ที่ใช้เมทริกซ์ CCD เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงลำดับความสำคัญของเทคโนโลยีหนึ่งเหนืออีกเทคโนโลยีหนึ่ง แม้ว่าส่วนแบ่งของ CMOS ในรายงานการขายจะสูงกว่าเล็กน้อย แต่สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อกำหนดวัตถุประสงค์ของผู้ใช้ ไม่ใช่โดยคุณสมบัติของเมทริกซ์เอง ต้นทุนมักมีบทบาทสำคัญในกระบวนการคัดเลือก

คำนิยาม

CCD เมทริกซ์- วงจรขนาดเล็กที่ประกอบด้วยโฟโตไดโอดไวแสงและสร้างขึ้นบนพื้นฐานของซิลิคอน การทำงานจะขึ้นอยู่กับหลักการทำงานของอุปกรณ์ชาร์จคู่

เซ็นเซอร์ซีมอส- ไมโครเซอร์กิตที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามพร้อมประตูหุ้มฉนวนพร้อมช่องสัญญาณที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกัน

การเปรียบเทียบ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซ็นเซอร์ CMOS และ CCD คือหลักการทำงานที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง CCD แปลงภาพอะนาล็อกที่ได้เป็นดิจิทัล ส่วน CMOS จะแปลงทุกพิกเซลของภาพเป็นดิจิทัลในคราวเดียว รายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อย: ค่าไฟฟ้าในพิกเซล (LED) ของเมทริกซ์ CCD จะถูกแปลงเป็นศักย์ไฟฟ้าขยายในแอมพลิฟายเออร์อะนาล็อกที่อยู่นอกเซ็นเซอร์ไวแสงจากนั้นจึงแปลงเป็นดิจิทัลโดยตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลเท่านั้น ประจุไฟฟ้าในพิกเซลของเมทริกซ์ CMOS จะสะสมอยู่ในตัวเก็บประจุซึ่งศักย์ไฟฟ้าจะถูกลบออกส่งไปยังเครื่องขยายเสียงแอนะล็อกและแปลงเป็นดิจิทัลผ่านตัวแปลงเดียวกัน เซนเซอร์ CMOS ใหม่บางตัวมีตัวขยายสัญญาณอะนาล็อกที่ติดตั้งอยู่ในพิกเซลโดยตรง

จุดสำคัญอีกประการหนึ่ง: จำนวนแอมพลิฟายเออร์สำหรับเมทริกซ์ CCD และ CMOS นั้นแตกต่างกัน อย่างหลังมีแอมพลิฟายเออร์มากกว่า ดังนั้นคุณภาพของภาพจึงลดลงบ้างเมื่อสัญญาณผ่านไป ดังนั้น CCD จึงถูกนำมาใช้ในการสร้างอุปกรณ์ถ่ายภาพที่ออกแบบมาเพื่อสร้างภาพที่มีรายละเอียดในระดับสูง เช่น เพื่อการวิจัย การแพทย์ และอุตสาหกรรม เราพบกับ CMOS ทุกวัน กล้องส่วนใหญ่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ใช้เมทริกซ์ดังกล่าวเพียงอย่างเดียว

คุณภาพของภาพที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับอีกสถานการณ์หนึ่งนั่นคือความหนาแน่นของโฟโตไดโอด ยิ่งอยู่ใกล้ พื้นที่เมทริกซ์ที่โฟตอนจะสูญเปล่าก็จะน้อยลง CCD เสนอเค้าโครงที่ไม่มีช่องว่างระหว่างโฟโตไดโอด ในขณะที่มีอยู่ใน CMOS - ทรานซิสเตอร์จะอยู่ที่นั่น

เมทริกซ์ CCD มีราคาแพงกว่า CMOS มากและใช้พลังงานมากกว่า ดังนั้นการติดตั้งในตำแหน่งที่คุณภาพของภาพใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยเพียงพอจึงไม่สามารถทำได้ เมทริกซ์ CCD มีความไวสูง เปอร์เซ็นต์การเติมพิกเซลจะสูงกว่าและเกือบ 100% และระดับเสียงรบกวนต่ำ เมทริกซ์ CMOS ให้ประสิทธิภาพในระดับสูง แต่จะด้อยกว่า CCD ในแง่ของความไวและสัญญาณรบกวน เทคโนโลยี CCD ต่างจาก CMOS ตรงที่ไม่อนุญาตให้ถ่ายภาพต่อเนื่องหรือบันทึกวิดีโอ ดังนั้นการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่จึงไม่ได้รับการพิสูจน์ตามวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์เอง สมมติว่า CCD เป็นเมทริกซ์สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพระดับมืออาชีพ

เว็บไซต์สรุป

1. CCD เป็นเมทริกซ์ที่ใช้ซิลิคอนซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ชาร์จคู่ ส่วน CMOS เป็นเมทริกซ์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็ก
2. สัญญาณอะนาล็อกในเมทริกซ์ CCD จะถูกแปลงภายนอกเซ็นเซอร์ไวแสงในเมทริกซ์ CMOS จะถูกแปลงเป็นพิกเซลโดยตรง
3. คุณภาพของภาพที่ได้จาก CCD จะสูงกว่าจาก CMOS
4. CCD ใช้พลังงานมากกว่า
5. CMOS ช่วยให้คุณสามารถถ่ายวิดีโอและถ่ายภาพต่อเนื่องได้
6. CMOS แพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่

เซ็นเซอร์รับภาพเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของกล้องวิดีโอ ปัจจุบัน กล้องเกือบทั้งหมดใช้เซนเซอร์ภาพ CCD หรือ CMOS เซ็นเซอร์ทั้งสองประเภททำหน้าที่แปลงภาพที่สร้างบนเซ็นเซอร์ด้วยเลนส์ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม คำถามที่ว่าเซ็นเซอร์ตัวไหนดีกว่ายังคงเปิดอยู่

เอ็นไอ ชูร่า
ที่ปรึกษาด้านเทคนิค
ไมโครวิดีโอ กรุ๊ป จำกัด

CCD เป็นเซ็นเซอร์แบบอะนาล็อก แม้ว่าโครงสร้างที่ไวต่อแสงจะมีลักษณะแยกจากกันก็ตาม เมื่อแสงตกกระทบเมทริกซ์ แต่ละพิกเซลจะสะสมประจุหรือแพ็คเก็ตอิเล็กตรอน ซึ่งจะถูกแปลงเป็นแรงดันสัญญาณวิดีโอตามสัดส่วนการส่องสว่างของพิกเซล เมื่ออ่านออกเสียงโดยโหลด จำนวนการเปลี่ยนระหว่างกลางขั้นต่ำของการชาร์จนี้และการไม่มีอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการระบุตัวตนที่สูงขององค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนของ CCD

CMOS matrix เป็นอุปกรณ์ดิจิตอลที่มีองค์ประกอบการตรวจจับแบบแอคทีฟ (Active Pixel Sensor) แต่ละพิกเซลมีแอมพลิฟายเออร์ของตัวเองซึ่งจะแปลงประจุขององค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อนให้เป็นแรงดันไฟฟ้า ทำให้สามารถควบคุมแต่ละพิกเซลได้แทบจะแยกกัน

วิวัฒนาการของ CCD

นับตั้งแต่การประดิษฐ์ CCD โดย Bell Laboratories (หรือ Bell Labs) ในปี 1969 ขนาดของเซ็นเซอร์ภาพก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกัน จำนวนองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนก็เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้ขนาดขององค์ประกอบละเอียดอ่อน (พิกเซล) ลดลงตามธรรมชาติ และด้วยเหตุนี้ ความไวขององค์ประกอบดังกล่าวจึงลดลงด้วย ตัวอย่างเช่น ตั้งแต่ปี 1987 ขนาดเหล่านี้ลดลง 100 เท่า แต่ด้วยเทคโนโลยีใหม่ ความไวขององค์ประกอบเดียว (และเมทริกซ์ทั้งหมด) จึงเพิ่มขึ้นด้วยซ้ำ

สิ่งที่ทำให้เราสามารถครอบงำได้
จากจุดเริ่มต้น CCD กลายเป็นเซ็นเซอร์ที่โดดเด่น เนื่องจากให้คุณภาพของภาพที่ดีกว่า สัญญาณรบกวนน้อยลง ความไวที่สูงขึ้น และความสม่ำเสมอของพิกเซลที่มากขึ้น ความพยายามหลักในการปรับปรุงเทคโนโลยีมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ CCD

ความไวเพิ่มขึ้นอย่างไร
เปรียบเทียบกับเมทริกซ์ Sony HAD ความละเอียดมาตรฐานยอดนิยม (500x582) ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 (ICX055) ความไวของรุ่นที่ใช้เทคโนโลยี Super HAD ขั้นสูงเพิ่มขึ้นเกือบ 3 เท่า (ICX405) และ Ex-view HAD - 4 เท่า (ICX255) และสำหรับรุ่นขาวดำและสี

สำหรับเมทริกซ์ความละเอียดสูง (752x582) ความสำเร็จนั้นค่อนข้างน่าประทับใจน้อยกว่า แต่หากเราเปรียบเทียบรุ่นภาพสี Super HAD กับเทคโนโลยี Ex-view HAD II และ Super HAD II ที่ทันสมัยที่สุด ความไวที่เพิ่มขึ้นจะเป็น 2.5 และ 2.4 เท่า ตามลำดับ และแม้ว่าขนาดพิกเซลจะลดลงเกือบ 30% เนื่องจากเรากำลังพูดถึงเมทริกซ์ของรูปแบบ 960H ที่ทันสมัยที่สุดโดยมีจำนวนพิกเซลเพิ่มขึ้นเป็น 976x582 สำหรับมาตรฐาน PAL เพื่อประมวลผลสัญญาณดังกล่าว Sony ขอเสนอตัวประมวลผลสัญญาณ Effio หลากหลายรุ่น

เพิ่มองค์ประกอบ IR
วิธีหนึ่งที่มีประสิทธิผลในการเพิ่มความไวอินทิกรัลคือการขยายลักษณะสเปกตรัมของความไวไปสู่บริเวณอินฟราเรด นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเมทริกซ์ Ex-view การเพิ่มองค์ประกอบ IR ค่อนข้างบิดเบือนการถ่ายโอนความสว่างสัมพัทธ์ของสี แต่สำหรับรุ่นขาวดำนี่ไม่สำคัญ ปัญหาเดียวที่เกิดขึ้นกับการเรนเดอร์สีในกล้องกลางวัน/กลางคืนที่มีความไว IR คงที่ กล่าวคือ เมื่อไม่มีฟิลเตอร์ IR แบบกลไก

การพัฒนาเทคโนโลยีนี้ในรุ่น Ex-view HAD II (ICX658AKA) เมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นก่อนหน้า (ICX258AK) ให้ความไวรวมเพิ่มขึ้นเพียง 0.8 dB (จาก 1100 ถึง 1200 mV) โดยมีความไวเพิ่มขึ้นพร้อมกันที่ ความยาวคลื่น 950 นาโนเมตร 4.5 เดซิเบล ในรูป ในรูป 1 แสดงคุณลักษณะของความไวสเปกตรัมของเมทริกซ์เหล่านี้ และรูปที่ 1 2 – อัตราส่วนของความไวอินทิกรัล

นวัตกรรมด้านการมองเห็น
อีกวิธีหนึ่งในการเพิ่มความไวของ CCD คือการเพิ่มประสิทธิภาพของพิกเซลไมโครเลนส์ พื้นที่ไวแสง และปรับฟิลเตอร์สีให้เหมาะสม ในรูป รูปที่ 3 แสดงโครงสร้างของเมทริกซ์ Super HAD และ Super HAD II ซึ่งแสดงการเพิ่มขึ้นของพื้นที่เลนส์และพื้นที่ไวแสงของการดัดแปลงล่าสุด

นอกจากนี้ เมทริกซ์ Super HAD II ยังเพิ่มการส่งผ่านของฟิลเตอร์แสงและความต้านทานต่อการซีดจางอย่างมีนัยสำคัญอีกด้วย นอกจากนี้ การส่งผ่านคลื่นความถี่สั้น (สีน้ำเงิน) ยังได้ขยายออกไป ซึ่งช่วยให้การแสดงสีและสมดุลสีขาวดีขึ้น

ในรูป รูปที่ 4 แสดงคุณลักษณะความไวสเปกตรัมของเมทริกซ์ Sony 1/3" Super HAD (ICX229AK) และ Super HAD II (ICX649AKA)

CCD: ความไวที่ไม่ซ้ำใคร

เมื่อนำมารวมกัน มาตรการข้างต้นได้ผลลัพธ์ที่สำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ CCD

ไม่สามารถเปรียบเทียบลักษณะของรุ่นสมัยใหม่กับรุ่นก่อนหน้าได้ เนื่องจากในเวลานั้นยังไม่มีการผลิตเมทริกซ์สีสำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลาย แม้แต่ความละเอียดสูงมาตรฐานก็ตาม ในทางกลับกัน เมทริกซ์ขาวดำความละเอียดมาตรฐานที่ใช้เทคโนโลยี Ex-view HAD II และ Super HAD II ล่าสุดยังไม่มีการผลิต

ไม่ว่าในกรณีใด ในแง่ของความไว CCD ยังคงเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับ CMOS ที่ไม่สามารถบรรลุได้ ดังนั้นจึงยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย ยกเว้นรุ่นเมกะพิกเซล ซึ่งมีราคาแพงมากและส่วนใหญ่จะใช้สำหรับงานพิเศษ

CMOS: ข้อดีและข้อเสีย

เซ็นเซอร์ CMOS ถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 แต่การผลิตเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1990 เท่านั้นเนื่องจากปัญหาทางเทคโนโลยี และข้อดีและข้อเสียหลักของพวกเขาก็ปรากฏขึ้นทันทีซึ่งยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน

ข้อดี ได้แก่ การผสานรวมเซ็นเซอร์ที่ดีขึ้นและความคุ้มค่า ช่วงไดนามิกที่กว้างขึ้น ความง่ายในการผลิต และต้นทุนที่ลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรูปแบบเมกะพิกเซล

ในทางกลับกัน เซ็นเซอร์ CMOS มีความไวต่ำกว่า เนื่องจากปัจจัยอื่นๆ เท่ากัน คือ การสูญเสียฟิลเตอร์ RGB อย่างมาก และพื้นที่ใช้งานน้อยกว่าขององค์ประกอบไวแสง เนื่องจากองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลงจำนวนมาก รวมถึงแอมพลิฟายเออร์ในเส้นทางของแต่ละพิกเซล การตรวจสอบให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์ขององค์ประกอบละเอียดอ่อนทั้งหมดมีความสม่ำเสมอจึงยากกว่ามากเมื่อเทียบกับ CCD แต่การปรับปรุงเทคโนโลยีทำให้ความไวของ CMOS ใกล้เคียงกับการออกแบบ CCD ที่ดีที่สุดมากขึ้น โดยเฉพาะในเวอร์ชันเมกะพิกเซล

ผู้เสนอ CMOS ในยุคแรกแย้งว่าโครงสร้างเหล่านี้จะมีราคาถูกกว่ามากเนื่องจากสามารถผลิตได้โดยใช้ฮาร์ดแวร์และเทคโนโลยีเดียวกันกับชิปหน่วยความจำและลอจิก สมมติฐานนี้ได้รับการยืนยันในหลาย ๆ ด้าน แต่ไม่สมบูรณ์ เนื่องจากการปรับปรุงเทคโนโลยีทำให้กระบวนการผลิตมีความซับซ้อนเกือบเหมือนกันสำหรับ CCD

ด้วยการขยายตัวของแวดวงผู้บริโภคนอกเหนือจากโทรทัศน์มาตรฐาน ความละเอียดของเมทริกซ์จึงเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ได้แก่กล้องวิดีโอในครัวเรือน กล้องอิเล็กทรอนิกส์ และกล้องที่ติดตั้งไว้ในอุปกรณ์สื่อสาร อย่างไรก็ตาม สำหรับอุปกรณ์พกพา ปัญหาด้านประสิทธิภาพค่อนข้างสำคัญ และที่นี่เซ็นเซอร์ CMOS ไม่มีคู่แข่ง ตัวอย่างเช่นตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 ความละเอียดของเมทริกซ์เพิ่มขึ้นทุกปี 1–2 ล้านองค์ประกอบ และปัจจุบันสูงถึง 10–12 Mpcs นอกจากนี้ ความต้องการเซ็นเซอร์ CMOS ก็มีมากขึ้น และในปัจจุบันมีมากกว่า 100 ล้านยูนิต

CMOS: ปรับปรุงความไว

ตัวอย่างแรกของกล้องวงจรปิดในช่วงปลายทศวรรษ 1990 – ต้นปี 2000 ที่มีเมทริกซ์ CMOS มีความละเอียด 352x288 พิกเซล และความไวแม้สำหรับขาวดำที่ประมาณ 1 ลักซ์ ความละเอียดมาตรฐานเวอร์ชันสีมีความไวต่างกันประมาณ 7–10 ลักซ์

ซัพพลายเออร์เสนออะไร?
ปัจจุบันความไวของเมทริกซ์ CMOS เพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน แต่สำหรับตัวเลือกภาพสีทั่วไปนั้นจะต้องไม่เกินค่าลำดับหลายลักซ์ที่ค่าที่เหมาะสมของหมายเลข F ของเลนส์ (1.2–1.4) สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยข้อกำหนดทางเทคนิคของแบรนด์กล้องวงจรปิด IP ที่ใช้เมทริกซ์ CMOS แบบโปรเกรสซีฟสแกน ผู้ผลิตที่อ้างว่าความไวประมาณหนึ่งในสิบของลักซ์มักจะระบุว่าข้อมูลเหล่านี้เป็นข้อมูลสำหรับอัตราเฟรมที่ต่ำกว่า โหมดสะสม หรืออย่างน้อย AGC (AGC (AGC) ที่เปิดใช้งานและลึกเพียงพอ) นอกจากนี้ สำหรับผู้ผลิตกล้อง IP บางราย ค่า AGC สูงสุดจะไปถึงค่าที่น่าเหลือเชื่อที่ –120 dB (1 ล้านครั้ง) ใครๆ ก็หวังได้ว่าความไวสำหรับกรณีนี้อยู่ในใจของผู้ผลิต คาดว่าจะมีอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่เหมาะสม ซึ่งช่วยให้มองเห็นได้มากกว่าแค่ "หิมะ" บนหน้าจอ

นวัตกรรมช่วยปรับปรุงคุณภาพวิดีโอ
ในความพยายามที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของเมทริกซ์ CMOS Sony ได้เสนอเทคโนโลยีใหม่จำนวนหนึ่งที่ให้การเปรียบเทียบในทางปฏิบัติของเมทริกซ์ CMOS กับ CCD ในแง่ของความไว อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนในเวอร์ชันเมกะพิกเซล

เทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตเมทริกซ์ Exmor ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนทิศทางการเกิดฟลักซ์แสงบนเมทริกซ์ ในสถาปัตยกรรมทั่วไป แสงกระทบพื้นผิวด้านหน้าของเวเฟอร์ซิลิคอนผ่านและผ่านตัวนำวงจรอาเรย์ แสงกระจัดกระจายและถูกบล็อกโดยองค์ประกอบเหล่านี้ ในการปรับเปลี่ยนใหม่ แสงจะเข้าสู่ด้านหลังของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มความไวและลดสัญญาณรบกวนของเมทริกซ์ CMOS อย่างมีนัยสำคัญ ในรูป รูปที่ 5 อธิบายความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของเมทริกซ์มาตรฐานและเมทริกซ์ Exmor ดังแสดงในส่วน

ภาพที่ 1 แสดงภาพของวัตถุทดสอบที่ถ่ายโดยใช้ความสว่าง 100 ลักซ์ (F4.0 และ 1/30 วินาที) ด้วยกล้องที่มี CCD (การส่องสว่างด้านหน้า) และ CMOS Exmor ซึ่งมีรูปแบบและความละเอียด 10 ล้านพิกเซลเหมือนกัน แน่นอนว่าภาพของกล้อง CMOS อย่างน้อยก็ดีพอๆ กับภาพ CCD

อีกวิธีในการปรับปรุงความไวของเซนเซอร์ CMOS คือการย้ายออกจากการจัดเรียงพิกเซลสี่เหลี่ยมที่มีองค์ประกอบสีแดงและสีน้ำเงินที่มีการเลื่อนเส้น ในกรณีนี้ในการสร้างองค์ประกอบความละเอียดเดียวจะใช้พิกเซลสีเขียวสองพิกเซล - สีน้ำเงินและสีแดงจากแถวที่ต่างกัน แต่จะเสนอการจัดเรียงองค์ประกอบในแนวทแยงแทน โดยใช้องค์ประกอบสีเขียวที่อยู่ติดกันหกองค์ประกอบเพื่อสร้างองค์ประกอบความละเอียดหนึ่งรายการ เทคโนโลยีนี้เรียกว่า ClearVid CMOS มีการใช้ตัวประมวลผลสัญญาณภาพที่ทรงพลังกว่าในการประมวลผล ความแตกต่างในโครงสร้างการจัดเรียงองค์ประกอบสีแสดงไว้ในรูปที่ 1 6.

ข้อมูลจะถูกอ่านโดยตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลความเร็วสูงแบบขนาน ในเวลาเดียวกัน อัตราเฟรมการสแกนแบบโปรเกรสซีฟสามารถสูงถึง 180 และ 240 fps เมื่อบันทึกข้อมูลแบบขนาน การเลื่อนเฟรมในแนวทแยงซึ่งพบได้ทั่วไปในกล้อง CMOS ที่มีการเปิดรับแสงตามลำดับและการอ่านสัญญาณจะถูกกำจัดออกไป ซึ่งเรียกว่าเอฟเฟกต์ Rolling Shutter - เมื่อขาดคุณสมบัติพร่ามัวของวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วไปโดยสิ้นเชิง

ภาพที่ 2 แสดงภาพพัดลมหมุนที่ถ่ายด้วยกล้อง CMOS ที่อัตราเฟรม 45 และ 180 fps

การแข่งขันเต็มรูปแบบ

เรายกตัวอย่างเทคโนโลยีของ Sony โดยปกติแล้ว เมทริกซ์ CMOS เช่น CCD นั้นผลิตโดยบริษัทอื่นเช่นกัน แม้ว่าจะไม่ได้มีขนาดดังกล่าวและไม่เป็นที่รู้จักมากนักก็ตาม ไม่ว่าในกรณีใด ทุกคนไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง เดินตามเส้นทางเดียวกันโดยประมาณ และใช้วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่คล้ายคลึงกัน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคโนโลยีเมทริกซ์ Panasonic Live-MOS ที่รู้จักกันดียังปรับปรุงคุณลักษณะของเมทริกซ์ CMOS อย่างมีนัยสำคัญ และแน่นอนว่าด้วยวิธีการที่คล้ายกัน เมทริกซ์ของ Panasonic ได้ลดระยะห่างจากโฟโตไดโอดไปยังไมโครเลนส์ การส่งสัญญาณจากพื้นผิวของโฟโตไดโอดทำได้ง่ายขึ้น จำนวนสัญญาณควบคุมลดลงจาก 3 (CMOS มาตรฐาน) เหลือ 2 (เช่นเดียวกับใน CCD) ซึ่งได้เพิ่มพื้นที่ไวแสงของพิกเซล ใช้แอมพลิฟายเออร์โฟโตไดโอดสัญญาณรบกวนต่ำ ใช้โครงสร้างชั้นเซนเซอร์ที่บางกว่า แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงจะช่วยลดเสียงรบกวนและความร้อนของเมทริกซ์

อาจกล่าวได้ว่าเมทริกซ์ CMOS ล้านพิกเซลสามารถแข่งขันกับ CCD ได้สำเร็จแล้วไม่เพียง แต่ในด้านราคาเท่านั้น แต่ยังมีลักษณะที่เป็นปัญหาสำหรับเทคโนโลยีนี้เช่นระดับความไวและเสียงรบกวน อย่างไรก็ตาม ในรูปแบบโทรทัศน์ CCTV แบบดั้งเดิม เมทริกซ์ CCD ยังคงไม่มีการแข่งขัน

เมทริกซ์เป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของกล้องและเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักที่ผู้ใช้คำนึงถึงเมื่อเลือกกล้อง เมทริกซ์ของกล้องดิจิตอลสมัยใหม่สามารถแบ่งตามสัญญาณได้หลายแบบ แต่เมทริกซ์หลักและที่พบบ่อยที่สุดยังคงแบ่งเมทริกซ์ตาม วิธีการอ่านค่า, บน: เมทริกซ์ ซีซีดีประเภทและ ซีมอสเมทริกซ์ ในบทความนี้ เราจะดูหลักการทำงาน รวมถึงข้อดีและข้อเสียของเมทริกซ์ทั้งสองประเภทนี้ เนื่องจากเป็นเมทริกซ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ถ่ายภาพและวิดีโอสมัยใหม่

เมทริกซ์ CCD

เมทริกซ์ ซีซีดีเรียกอีกอย่างว่า เมทริกซ์ CCD(ชาร์จอุปกรณ์คู่) ซีซีดีเมทริกซ์เป็นแผ่นสี่เหลี่ยมขององค์ประกอบแสง (โฟโตไดโอด) ที่ตั้งอยู่บนคริสตัลซิลิคอนเซมิคอนดักเตอร์ หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของประจุที่สะสมอยู่ในรูที่เกิดจากโฟตอนในอะตอมของซิลิคอนทีละเส้น นั่นคือเมื่อชนกับโฟโตไดโอด โฟตอนของแสงจะถูกดูดซับและอิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมา (เกิดโฟโตอิเล็กทริกภายใน) เป็นผลให้มีการเรียกเก็บเงินซึ่งจะต้องเก็บไว้เพื่อการประมวลผลต่อไป เพื่อจุดประสงค์นี้ เซมิคอนดักเตอร์จะถูกสร้างขึ้นในซับสเตรตซิลิกอนของเมทริกซ์ ซึ่งด้านบนมีอิเล็กโทรดโปร่งใสที่ทำจากซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์อยู่ และจากการใช้ศักย์ไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดนี้ หลุมศักย์ที่เรียกว่าจะเกิดขึ้นในบริเวณพร่องใต้เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งประจุที่ได้รับจากโฟตอนจะถูกเก็บไว้ เมื่ออ่านประจุไฟฟ้าจากเมทริกซ์ ประจุ (เก็บไว้ในหลุมศักยภาพ) จะถูกถ่ายโอนไปตามอิเล็กโทรดถ่ายโอนไปยังขอบของเมทริกซ์ (รีจิสเตอร์กะอนุกรม) และไปยังเครื่องขยายเสียง ซึ่งจะขยายสัญญาณและส่งไปยังตัวแปลงอนาล็อกเป็น ตัวแปลงสัญญาณดิจิทัล (ADC) จากจุดที่สัญญาณที่แปลงแล้วถูกส่งไปยังโปรเซสเซอร์ที่ประมวลผลสัญญาณและบันทึกภาพที่ได้ลงในการ์ดหน่วยความจำ .

โฟโตไดโอดโพลีซิลิคอนใช้ในการผลิตเมทริกซ์ CCD เมทริกซ์ดังกล่าวมีขนาดเล็กและช่วยให้คุณได้ภาพถ่ายคุณภาพสูงพอสมควรเมื่อถ่ายภาพในสภาพแสงปกติ

ข้อดีของ CCD:

1. การออกแบบเมทริกซ์ทำให้มีการจัดวางโฟโตเซลล์ (พิกเซล) บนพื้นผิวที่มีความหนาแน่นสูง
2. ประสิทธิภาพสูง (อัตราส่วนของโฟตอนที่ลงทะเบียนต่อจำนวนทั้งหมดคือประมาณ 95%);
3. ความไวสูง
4. การแสดงสีที่ดี (ด้วยแสงที่เพียงพอ)

ข้อเสียของ CCD:

1. ระดับเสียงรบกวนสูงที่ ISO สูง (ที่ ISO ต่ำ ระดับเสียงรบกวนจะปานกลาง)
2. ความเร็วในการทำงานต่ำเมื่อเทียบกับเมทริกซ์ CMOS
3. การใช้พลังงานสูง
4. เทคโนโลยีการอ่านสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากต้องใช้ชิปควบคุมจำนวนมาก
5. การผลิตมีราคาแพงกว่าเมทริกซ์ CMOS

เมทริกซ์ซีมอส

เมทริกซ์ ซีมอส, หรือ เมทริกซ์ซีมอส(Complementary Metal Oxide Semiconductors) ใช้เซ็นเซอร์แบบแอคทีฟพอยต์ เซ็นเซอร์ CMOS มีทรานซิสเตอร์แยกกันในแต่ละองค์ประกอบที่ไวต่อแสง (พิกเซล) ซึ่งต่างจาก CCD ซึ่งส่งผลให้มีการแปลงประจุโดยตรงในพิกเซล ประจุผลลัพธ์สามารถอ่านได้จากแต่ละพิกเซลแยกกัน ทำให้ไม่จำเป็นต้องถ่ายโอนประจุ (เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับ CCD) พิกเซลของเซนเซอร์ CMOS ถูกรวมเข้ากับตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลโดยตรง หรือแม้แต่โปรเซสเซอร์ จากการใช้เทคโนโลยีที่มีเหตุผลดังกล่าว การประหยัดพลังงานเกิดขึ้นเนื่องจากการลดห่วงโซ่การกระทำเมื่อเปรียบเทียบกับเมทริกซ์ CCD รวมถึงการลดต้นทุนของอุปกรณ์เนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่ายกว่า

หลักการทำงานโดยย่อของเซนเซอร์ CMOS: 1) ก่อนถ่ายภาพ สัญญาณรีเซ็ตจะถูกส่งไปยังทรานซิสเตอร์รีเซ็ต 2) ในระหว่างการเปิดรับแสง แสงจะทะลุผ่านเลนส์และกรองไปยังโฟโตไดโอด และจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ประจุจะสะสมอยู่ในหลุมศักย์ 3) อ่านค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ 4) การประมวลผลข้อมูลและการบันทึกภาพ

ข้อดีของเซนเซอร์ CMOS:

1. การใช้พลังงานต่ำ (โดยเฉพาะในโหมดสแตนด์บาย);
2. ประสิทธิภาพสูง;
3. ต้องการต้นทุนการผลิตน้อยลงเนื่องจากความคล้ายคลึงกันของเทคโนโลยีกับการผลิตไมโครวงจร
4. ความสามัคคีของเทคโนโลยีกับองค์ประกอบดิจิทัลอื่น ๆ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถรวมชิ้นส่วนอะนาล็อก ดิจิตอล และการประมวลผลไว้ในชิปตัวเดียว (เช่น นอกเหนือจากการจับแสงเป็นพิกเซลแล้ว คุณยังสามารถแปลง ประมวลผล และล้างสัญญาณจากสัญญาณรบกวน)
5. ความเป็นไปได้ของการเข้าถึงแต่ละพิกเซลหรือกลุ่มพิกเซลแบบสุ่ม ซึ่งช่วยให้คุณลดขนาดของภาพที่ถ่ายและเพิ่มความเร็วในการอ่านข้อมูล

ข้อเสียของเมทริกซ์ CMOS:

1. โฟโตไดโอดครอบครองพื้นที่พิกเซลขนาดเล็ก ส่งผลให้เมทริกซ์มีความไวแสงน้อย แต่ในเมทริกซ์ CMOS สมัยใหม่ ข้อเสียนี้ได้ถูกกำจัดออกไปแล้ว
2. การปรากฏตัวของสัญญาณรบกวนความร้อนจากทรานซิสเตอร์ความร้อนภายในพิกเซลในระหว่างกระบวนการอ่าน
3. อุปกรณ์ถ่ายภาพที่มีเมทริกซ์ประเภทนี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่โดยมีน้ำหนักและขนาดที่ใหญ่

นอกจากประเภทข้างต้นแล้ว ยังมีเมทริกซ์สามชั้น ซึ่งแต่ละชั้นเป็น CCD ความแตกต่างก็คือเซลล์สามารถรับรู้สีสามสีได้พร้อมกัน ซึ่งเกิดจากปริซึมไดโครอิกเมื่อลำแสงกระทบพวกมัน จากนั้นแต่ละลำแสงจะถูกส่งไปยังเมทริกซ์ที่แยกจากกัน ด้วยเหตุนี้ ความสว่างของสีน้ำเงิน แดง และเขียวจึงถูกกำหนดทันทีบนตาแมว เมทริกซ์สามชั้นใช้ในกล้องวิดีโอระดับสูงซึ่งมีการกำหนดพิเศษ - 3CCD.

โดยสรุป ฉันอยากจะทราบว่าด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเมทริกซ์ CCD และ CMOS คุณลักษณะของพวกมันก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากขึ้นที่จะบอกว่าเมทริกซ์ตัวใดดีกว่าแน่นอน แต่ในขณะเดียวกัน CMOS เมื่อเร็วๆ นี้เมทริกซ์ได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้นในการผลิตกล้อง SLR จากคุณสมบัติเฉพาะของเมทริกซ์ประเภทต่างๆ เราสามารถเข้าใจได้ชัดเจนว่าเหตุใดอุปกรณ์ถ่ายภาพระดับมืออาชีพที่ให้การถ่ายภาพคุณภาพสูงจึงค่อนข้างเทอะทะและหนัก ข้อมูลนี้ควรจดจำไว้อย่างแน่นอนเมื่อเลือกกล้อง - นั่นคือคำนึงถึงขนาดทางกายภาพของเมทริกซ์ไม่ใช่จำนวนพิกเซล

2016-11-28 15:10:42 0 1493

เมทริกซ์ไหนดีกว่า CMOS หรือ CCD?

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา CCD (อุปกรณ์ชาร์จคู่, CCD - อุปกรณ์ตอบรับการชาร์จ) และ CMOS (ส่วนประกอบของโลหะ-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์, ตรรกะเสริมของ CMOS บนทรานซิสเตอร์โลหะ-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์) ยังคงต่อสู้กันต่อไป แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และเราจะมาดูกันตอนนี้

เมทริกซ์ CCD และ CMOS จะต้องได้รับการทดสอบต่างๆ อย่างต่อเนื่อง เพื่อดูว่าเมทริกซ์ตัวไหนดีกว่ากัน

ขั้นแรก มาดูแผนภาพว่าเมทริกซ์เหล่านี้มีลักษณะอย่างไร

ข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์ CMOS

สาเหตุหลักประการหนึ่งสำหรับการใช้เมทริกซ์ CMOS อย่างแพร่หลายคือต้นทุนการผลิตต่ำ การใช้พลังงานต่ำ และประสิทธิภาพสูง

เมทริกซ์ CMOS มีความสามารถในการอ่านเซลล์แบบสุ่ม ในขณะที่เมทริกซ์ CCD อ่านเซลล์ทั้งหมดในครั้งเดียว

เนื่องจากวิธีการอ่านค่านี้ เมทริกซ์ CMOS จะไม่ประสบกับสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ "รอยเปื้อน" ซึ่งมีอยู่ในเมทริกซ์ CCD และปรากฏในเฟรมในรูปแบบของ "เสาแสง" แนวตั้งจากวัตถุสว่างที่มีลักษณะคล้ายจุด เป็นต้น ,พระอาทิตย์,ตะเกียง.

แม้จะมีข้อดี แต่เทคโนโลยี CMOS ก็มีข้อเสียเช่นกัน องค์ประกอบที่ไวต่อแสงมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับพื้นที่พิกเซล ส่วนแบ่งส่วนใหญ่ของพื้นที่นี้ถูกครอบครองโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งอยู่ในพิกเซล สิ่งนี้ส่งผลต่อความไวต่ำ และการขยายสัญญาณล่วงหน้าจะทำให้สัญญาณรบกวนในภาพเพิ่มขึ้น

เหนือสิ่งอื่นใด CMOS มีความโดดเด่นด้วยเอฟเฟ็กต์ “rolling shutter” มันเชื่อมโยงกับความจริงที่ว่าสัญญาณถูกอ่านทีละบรรทัด

ในความเป็นจริง เอฟเฟกต์ Rolling Shutter จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเมื่อถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว เมื่ออ่านบรรทัดบนก่อนแล้วจึงอ่านล่าง ภาพอาจบิดเบี้ยวได้ เช่นสามารถดึงรถที่กำลังเคลื่อนที่ออกมาได้

ข้อดีและข้อเสียของเมทริกซ์ CCD

เทคโนโลยี CCD มีมานานหลายปีแล้ว และมีการอัพเกรดอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และมีข้อได้เปรียบเหนือ CMOS หลายประการ

กล้องที่ใช้เมทริกซ์ CCD มีชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงกว่า ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการถ่ายภาพวัตถุหรือภาพที่เคลื่อนไหวเร็ว

คุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งคือระดับเสียงต่ำและมีความไวสูงในช่วงอินฟราเรดใกล้ ด้วยเหตุนี้เมทริกซ์ CCD จึงรับมือกับสภาพแสงน้อยได้ดี

เซ็นเซอร์ CCD ไม่มีเอฟเฟกต์การสั่นสะเทือนและชัตเตอร์กลิ้งแบบเดียวกับเซ็นเซอร์ CMOS ตัวอย่างเช่น ดูวิดีโอเปรียบเทียบเซ็นเซอร์ CCD และ CMOS

ข้อสรุป แล้วเมทริกซ์ไหนดีกว่าสำหรับกล้องวิดีโอในรถยนต์?

เมื่อพิจารณาข้างต้น เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

กล้องที่ติดตั้งเมทริกซ์ CCD:

+ ทำงานได้ดีขึ้นในความมืด + ไม่บิดเบือนวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ + มีสีที่อิ่มตัวมากขึ้น - ไวต่อแหล่งกำเนิดแสง

กล้องที่มีเมทริกซ์ CMOS:

+ ถูกกว่าบางครั้งก็แพงกว่าสองเท่า<Поскольку автомобиль - это в перувую очередь движение, мы в сайт рекомендуем использовать камеры заднего, переднего, или бокового вида с матрицами CCD. С ними легче припарковаться ночью, или в темном подземном паркинге, и они не искажают геометрию объектов в движении.В нашем интернет-магазине автоэлектроники Вы можете воспользоваться удобными формами фильтров, и подобрать для себя лучшее решение.