Тип матрицы ccd: CCD и CMOS матрицы в видеокамерах. Различия между ПЗС и КМОП матрицами

CCD или CMOS? Что лучше?

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Сенсор изображения является важнейшим элементом любой видеокамеры. Сегодня практически во всех камерах используются датчики изображения CCD или CMOS. Оба типа датчика выполняют задачу преобразования изображения, построенного на сенсоре объективом, в электрический сигнал. Однако вопрос, какой датчик лучше, до сих пор остается открытым

Н.И. Чура
Технический консультант
ООО «Микровидео Группа»

CCD является аналоговым датчиком, несмотря на дискретность светочувствительной структуры. Когда свет попадает на матрицу, в каждом пикселе накапливается заряд или пакет электронов, преобразуемый при считывании на нагрузке в напряжение видеосигнала, пропорциональное освещенности пикселей. Минимальное количество промежуточных переходов этого заряда и отсутствие активных устройств обеспечивают высокую идентичность чувствительных элементов CCD.

CMOS-матрица является цифровым устройством с активными чувствительными элементами (Active Pixel Sensor). С каждым пикселем работает свой усилитель, преобразующий заряд чувствительного элемента в напряжение. Это дает возможность практически индивидуально управлять каждым пикселем.

Эволюция CCD

С момента изобретения CCD лабораторией Белла (Bell Laboratories, или Bell Labs) в 1969 г. размеры сенсора изображения непрерывно уменьшались. Одновременно увеличивалось число чувствительных элементов. Это естественно вело к уменьшению размеров единичного чувствительного элемента (пикселя), а соответственно и его чувствительности. Например, с 1987 г. эти размеры сократились в 100 раз. Но благодаря новым технологиям чувствительность одного элемента (а следовательно, и всей матрицы) даже увеличилась.

Что позволило доминировать
С самого начала CCD стали доминирующими сенсорами, поскольку обеспечивали лучшее качество изображения, меньший шум, более высокую чувствительность и большую равномерность параметров пикселей.

Основные усилия по совершенствованию технологии были направлены на улучшение характеристик CCD.

Как растет чувствительность
По сравнению с популярной матрицей Sony HAD стандартного разрешения (500х582) конца 1990-х гг. (ICX055) чувствительность моделей более совершенной технологии Super HAD выросла почти в 3 раза (ICX405) и Ex-view HAD – в 4 раза (ICX255). Причем для черно-белого и цветного варианта.

Для матриц высокого разрешения (752х582) успехи несколько менее впечатляющие, но если сопоставлять модели цветного изображения Super HAD с самыми современными технологиями Ex-view HAD II и Super HAD II, то рост чувствительности составит в 2,5 и 2,4 раза соответственно. И это несмотря на уменьшение размеров пикселя почти на 30%, поскольку речь идет о матрицах самого современного формата 960H с увеличенным количеством пикселей до 976х582 для стандарта PAL. Для обработки такого сигнала Sony предлагает ряд сигнальных процессоров Effio.

Добавилась ИК-составляющая
Одним из эффективных методов роста интегральной чувствительности является расширение спектральных характеристик чувствительности в область инфракрасного диапазона. Это особенно характерно для матрицы Ex-view. Добавление ИК-составляющей несколько искажает передачу относительной яркости цветов, но для черно-белого варианта это не критично. Единственная проблема возникает с цветопередачей в камерах «день/ночь» с постоянной ИК-чувствительностью, то есть без механического ИК-фильтра.


Развитие этой технологии в моделях Ex-view HAD II (ICX658AKA) в сравнении с предыдущим вариантом (ICX258AK) обеспечивает рост интегральной чувствительности всего на 0,8 дБ (с 1100 до 1200 мВ) с одновременным увеличением чувствительности на длине волны 950 нм на 4,5 дБ. На рис. 1 приведены характеристики спектральной чувствительности этих матриц, а на рис. 2 – отношение их интегральной чувствительности.


Оптические инновации
Другим методом роста чувствительности CCD являются увеличение эффективности пиксельных микролинз, светочувствительной области и оптимизация цветовых фильтров. На рис. 3 представлено устройство матриц Super HAD и Super HAD II, показывающее увеличение площади линзы и светочувствительной области последней модификации.

Дополнительно в матрицах Super HAD II значительно увеличено пропускание светофильтров и их устойчивость к выцветанию. Кроме того, расширено пропускание в коротковолновой области спектра (голубой), что улучшило цветопередачу и баланс белого.

На рис. 4 представлены спектральные характеристики чувствительности матриц Sony 1/3″ Super HAD (ICX229AK) и Super HAD II (ICX649AKA).

CCD: уникальная чувствительность

В совокупности перечисленных мер удалось добиться значительных результатов по улучшению характеристик CCD.

Сравнить характеристики современных моделей с более ранними вариантами не представляется возможным, поскольку тогда не производились цветные матрицы широкого применения даже типового высокого разрешения. В свою очередь, сейчас не производятся черно-белые матрицы стандартного разрешения по новейшим технологиям Ex-view HAD II и Super HAD II.

В любом случае по чувствительности CCD до сих пор являются пока недостижимым ориентиром для CMOS, поэтому они все еще широко используются за исключением мегапиксельных вариантов, которые очень дорого стоят и применяются в основном для специальных задач.

CMOS: достоинства и недостатки

Сенсоры CMOS были изобретены в конце 1970-х гг., но их производство удалось начать только в 1990-е по причине технологических проблем. И сразу наметились их основные достоинства и недостатки, которые и сейчас остаются актуальными.

К достоинствам можно отнести большую интеграцию и экономичность сенсора, более широкий динамический диапазон, простоту производства и меньшую стоимость, особенно мегапиксельных вариантов.

С другой стороны, CMOS-сенсоры обладают меньшей чувствительностью, обусловленной, при прочих равных условиях, большими потерями в фильтрах структуры RGB, меньшей полезной площадью светочувствительного элемента. В результате множества переходных элементов, включая усилители в тракте каждого пикселя, обеспечить равномерность параметров всех чувствительных элементов значительно сложнее в сравнении с CCD. Но совершенствование технологий позволило приблизить чувствительность CMOS к лучшим образцам CCD, особенно в мегапиксельных вариантах.


Ранние сторонники CMOS утверждали, что эти структуры будут гораздо дешевле, потому что могут быть произведены на том же оборудовании и по тем же технологиям, что и микросхемы памяти и логики. Во многом данное предположение подтвердилось, но не полностью, поскольку совершенствование технологии привело к практически идентичному по сложности производственному процессу, как и для CCD.

С расширением круга потребителей за рамки стандартного телевидения разрешение матриц стало непрерывно расти. Это бытовые видеокамеры, электронные фотоаппараты и камеры, встроенные в средства коммуникации. Кстати, для мобильных устройств вопрос экономичности довольно важный, и здесь у CMOS-сенсора нет конкурентов. Например, с середины 1990-х гг. разрешение матриц ежегодно вырастало на 1–2 млн элементов и теперь достигает 10–12 Мпкс. Причем спрос на CMOS-сенсоры стал доминирующим и сегодня превышает 100 млн единиц.

CMOS: улучшение чувствительности

Первые образцы камер наблюдения конца 1990-х – начала 2000-х с CMOS-матрицами имели разрешение 352х288 пкс и чувствительность даже для черно-белого варианта около 1 лк. Цветные варианты уже стандартного разрешения отличались чувствительностью около 7–10 лк.

Что предлагают поставщики
В настоящее время чувствительность CMOS-матриц, безусловно, выросла, но не превышает для типовых вариантов цветного изображения величины порядка нескольких люксов при разумных величинах F числа объектива (1,2– 1,4). Это подтверждают данные технических характеристик брендов IP-видеонаблюдения, в которых применяются CMOS-матрицы с прогрессивной разверткой. Те производители, которые заявляют чувствительность около десятых долей люкса, обычно уточняют, что это данные для меньшей частоты кадров, режима накопления или по крайней мере включенной и достаточно глубокой АРУ (AGC). Причем у некоторых производителей IP-камер максимальная АРУ достигает умопомрачительной величины –120 дБ (1 млн раз). Можно надеяться, что чувствительность для этого случая в представлении производителей предполагает пристойное отношение «сигнал/шум», позволяющее наблюдать не один только «снег» на экране.

Инновации улучшают качество видео
В стремлении улучшить характеристики CMOS-матриц компания Sony предложила ряд новых технологий, обеспечивающих практическое сравнение CMOS-матриц с CCD по чувствительности, отношению «сигнал/шум» в мегапиксельных вариантах.

Новая технология производства матриц Exmor основана на изменении направления падения светового потока на матрицу. В типовой архитектуре свет падает на фронтальную поверхность кремниевой пластины через и мимо проводников схемы матрицы. Свет рассеивается и перекрывается этими элементами. В новой модификации свет поступает на тыльную сторону кремниевой пластины. Это привело к существенному росту чувствительности и снижению шума CMOS-матрицы. На рис. 5 поясняется различие структур типовой матрицы и матрицы Exmor, показанных в разрезе.


На фото 1 приведены изображения тестового объекта, полученные при освещенности 100 лк (F4.0 и 1/30 с) камерой с CCD (фронтальное освещение) и CMOS Exmor, имеющих одинаковый формат и разрешение 10 Мпкс. Очевидно, что изображение камеры с CMOS по крайней мере не хуже изображения с CCD.


Другим способом улучшения чувствительности CMOS-сенсоров является отказ от прямоугольного расположения пикселей с построчным сдвигом красного и синего элементов. При этом в построении одного элемента разрешения используются по два зеленых пикселя – синий и красный из разных строк. Взамен предлагается диагональное расположение элементов с использованием шести соседних зеленых элементов для построения одного элемента разрешения. Такая технология получила название ClearVid CMOS. Для обработки предполагается более мощный сигнальный процессор изображений. Различие структур расположения цветных элементов иллюстрируются рис. 6.


Считывание информации осуществляется быстродействующим параллельным аналого-цифровым преобразователем. При этом частота кадров прогрессивной развертки может достигать 180 и даже 240 кадр/с. При параллельном съеме информации устраняется диагональный сдвиг кадра, привычный для CMOS-камер с последовательным экспонированием и считыванием сигнала, так называемый эффект Rolling Shutter – когда полностью отсутствует характерный смаз быстро движущихся объектов.  


На фото 2 приведены изображения вращающегося вентилятора, полученные CMOS-камерой с частотой кадров 45 и 180 кадр/с.

Полноценная конкуренция

В качестве примеров мы приводили технологии Sony. Естественно, CMOS-матрицы, как и CCD, производят и другие компании, хотя не в таких масштабах и не столь известные. В любом случае все так или иначе идут примерно одним путем и используют похожие технические решения.

В частности, известная технология матриц Panasonic Live-MOS также существенно улучшает характеристики CMOS-матриц и, естественно, похожими методами. В матрицах Panasonic уменьшено расстояние от фотодиода до микролинзы. Упрощена передача сигналов с поверхности фотодиода. Уменьшено количество управляющих сигналов с 3 (стандартные CMOS) до 2 (как в CCD), что увеличило фоточувствительную область пикселя. Применен малошумящий усилитель фотодиода. Используется более тонкая структура слоя датчиков. Сниженное напряжение питания уменьшает шум и нагрев матрицы.

Можно констатировать, что мегапиксельные матрицы CMOS уже могут успешно конкурировать с CCD не только по цене, но и по таким проблемным для этой технологии характеристикам, как чувствительность и уровень шума. Однако в традиционном CCTV телевизионных форматов CCD-матрицы остаются пока вне конкуренции.

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #5, 2011
Посещений: 113141

  Автор


Чура Н.И.Технический консультант ООО «Система СБ» и ООО «Микровидео /Группа».

Всего статей:  57

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Чем матрица CCD отличается от матрицы CMOS? / Контроль-СБ

К этому времени стало очевидным, что CCD обеспечивает лучшие показатели при съемке динамичных и мелких объектов, поэтому ее предлагалось использовать для построения систем, требующих высокого качества изображения: цифровых фото- и видеокамер, медицинского оборудования и т. д. CMOS же отводилась ниша устройств, для которых критична конечная стоимость — недорогие фотоаппараты, бытовая, офисная техника и игрушки.

 

Опыт производства, накопленный за годы развития CMOS, позволил с каждым новым поколением этих сенсоров существенно снижать фиксированные и случайные шумы, влияющие на качество картинки. Еще одно слабое место CMOS — искажения, появляющиеся при захвате динамического изображения вследствие слабой чувствительности сенсора. В современных устройствах их удается избежать, а захват изображения без особых артефактов возможен со скоростью 15–30 кадров/с, и уже 0,3-мегапиксельные CMOS-сенсоры фактически были избавлены от этой проблемы.

 

Однако победа в конкуренции технологий, скорее всего, лежит в плоскости уменьшения площади пиксела. Для успеха на рынке 1-мегапиксельных при диагонали 1/4 дюйма площадь пиксела должна составлять не более 3 мкм2. При всех усилиях производителей CMOS удовлетворить таким требованиям они пока не могут, поэтому, как считают эксперты, по крайней мере в ближайшее время в данной нише будет господствовать CCD.

 

Многие крупные производители компонентов выпускают и CMOS-сенсоры, и CCD-матрицы. Например, Sharp, крупнейший в мире поставщик модулей захвата изображения (и CCD, и CMOS), считает 2003 год эпохой настоящего расцвета технологии CCD.

 

К преимуществам CCD матриц относятся:

1. Низкий уровень шумов.

2. Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).

3. Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%).

4. Высокий динамический диапазон (чувствительность).

 

К недостаткам CCD матриц относятся:

1. Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.

2. Высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт).

3. Дороже в производстве.

 

Преимущества CMOS матриц:

1. Высокое быстродействие(до 500 кадров/с).

2. Низкое энергопотребление(почти в 100 раз по сравнению с CCD).

3. Дешевле и проще в производстве.

4. Перспективность технологии( на том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать все необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру на одном кристалле. Созданием такого устройства, кстати, с 2002 года занимаются совместно Samsung Electronics и Mitsubishi Electric).
К недостаткам CMOS матриц относятся

1. Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы).

2. Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток)борьба с которым усложняет и удорожает технологию.

3. Невысокий динамический диапазон.

Общие сведения о камерах с матрицей SONY

Корпорация Sony была первой, кто применил в CCTV камере видеонаблюдения (видеокамере) принцип оцифровки сигнала ПЗС (CCD) матрицы с последующей его цифровой обработкой при помощи процессора – DSP (Digital Signal Processor – Процессор цифровой обработки сигнала). Произошло это 1997 г. с выпуском первого DSP серии SS. Благодаря высокому качеству и надежности которого, камеры на его основе завоевали популярность во всем мире, а новый принцип обработки цветного изображения за многие годы превратился в стандарт построения камер видеонаблюдения. Сердцем таких камер видеонаблюдения является ПЗС (англ. CCD) матрица формата 760H с количеством эффективных пикселей 752х582 по горизонтали и вертикали соответственно. Указанный формат матрицы уже давно используются в камерах высокого разрешения, включая камеры разрешений 480 ТВЛ, 500 ТВЛ, 520 ТВЛ и 540 ТВЛ. Каким же образом на классической матрице получено более высокое, 600 ТВЛ горизонтальное разрешение? Ответ простой – как и все предшествующие увеличения разрешения начиная с 480 ТВЛ и заканчивая 540ТВЛ осуществлялись за счет использования более эффективного процессора обработки сигналов видеоизображения – ISP (Image Signal Processor). В камерах с разрешением 600 ТВЛ, используется видеопроцессор IV поколения, отличающийся увеличенной разрядностью оцифровки видеосигнала снимаемого с цветной ПЗС матрицы, расширенной частотной характеристикой трактов видеообработки и возможностью формирования выходных сигналов CSVB или S-Video при помощи встроенных в процессор цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Как и все предыдущие процессора новый ISP выполняет обработку изображения в цифровом коде и реализует ряд уже традиционных для камер видеонаблюдения функций, а именно:

  • DN (Day-Night) – “день-ночь” – формирование черно-белого изображения при низкой освещенности с возможностью настройки порогов и задержек перехода между черно-белым и цветным режимами
  • AE (Automatic Exposition) – электронный затвор позволяет поддерживать постоянную яркость изображения независимо от освещенности наблюдаемой сцены
  • AGC (Automatic Gain Control) – автоматическая регулировка усиление в ночном режима обеспечивает формирования светлой и распознаваемой картинки при низкой освещенности и работе ночью
  • BLC (Back Light Compensation) – компенсация задней засветки с возможностью настройки до 4 зон, с заданием уровня яркости в каждой из них относительно общего уровня яркости изображения (для камер с OSD), что позволяет, например, компенсировать избыточную яркость окон на общем фоне помещения настройка контраста и четкости изображения

Широкий набор параметров видеообработки позволяет настроить камеру и получить идеальное изображение при любых условиях ее эксплуатации: в темных и светлых помещениях, на улице и внутри помещений, при работе на встречную засветку и в сценах с широким диапазоном яркостей, а также в полной темное при использовании инфракрасной (ИК) подсветки.

На сегодняшний день корпорация SONY производит следующий номенклатурный ряд ПЗС матриц для цветных аналоговых телекамер охранного назначения, предназначенных для работы в стандарте PAL.

Цветные ПЗС матрицы SONY:

 

 Наименование
изделия
 Диагональный размер
изображения
дюйм – мм
 Кол-во эффективных
пикселей
(Ш x В)
 Чувствительность (мВ) Корпус Кол-во выводовТехнология
изготовления
 ICX419AKL    1/2″ – 8 мм    752 x 582               1300 Керамический DIP         20           –
 ICX429AKL    1/2″ – 8 мм    752 x 582               1600 Керамический DIP         20 EXview
 ICX419AKB    1/2″ – 8 мм    752 x 582               1300 Малый керамический цилиндр         16            –
 ICX259AK    1/3″ – 6 мм    752 x 582               1100 Пластиковый DIP         16 EXview
 ICX-NEW-09    1/3″ – 6 мм    752 x 582               2250 Пластиковый DIP         16 Super HAD
 ICX409AK    1/3″ – 6 мм    752 x 582                 950 Пластиковый DIP         16 Super HAD
 ICX255AK    1/3″ – 6 мм    500 x 582               2000 Пластиковый DIP         16 EXview
 ICX405AK    1/3″ – 6 мм    500 x 582               1700 Пластиковый DIP         16 Super HAD
 ICX279AK    1/4″ – 4,5мм    752 x 582                 800 Пластиковый DIP         14 EXview
 ICX229AK    1/4″ – 4,5мм    752 x 582                 440 Пластиковый DIP         14            –
 ICX207AK    1/4″ – 4,5мм    500 x 582                 800 Пластиковый DIP         14 Super HAD
 ICX227AK    1/4″ – 4,5мм    500 x 582                 880 Пластиковый DIP         14            –
 ICX207AKB    1/4″ – 4,5мм    500 x 582                 880 Малый керамический цилиндр         13 Super HAD
 ICX239AKE    1/6″ – 3мм    752 x 582                300 Керамический SON (LCC)         12            –

Учебный центр Хамамацу: Форматы сканирования ПЗС

Форматы сканирования ПЗС

Цифровые датчики изображения с зарядовой связью (ПЗС) способны получать изображения в одном из трех форматов: точечное сканирование, линейное сканирование и сканирование области. Каждый из этих форматов имеет определенные применения в цифровой фотографии и сканировании документов и изображений.

Простейший метод цифрового сканирования использует детектор с одной пиксельной ячейкой для последовательного сканирования изображения по ряду координат X и Y. ПЗС-детекторы этого типа относительно недороги и обеспечивают однородное измерение от одного участка сканирования к другому. Основным недостатком этого типа системы является многократное количество цифровых экспозиций, необходимых для составления полного изображения, и механическая сложность механизма перемещения камеры по осям X-Y. Ошибки регистрации также могут ухудшить качество изображения, полученного таким образом, хотя для преодоления этого недостатка часто можно использовать сложные алгоритмы.

Линейный массив ПЗС-детекторов с одной ячейкой можно использовать для линейного сканирования вдоль одной оси для создания цифрового изображения, что значительно повышает производительность по сравнению с форматом последовательного сканирования. Сканирование происходит в одном направлении, где каждая строка информации захватывается, сохраняется и усиливается, прежде чем перейти к следующей. Этот тип механизма обычно используется в настольных планшетных сканерах. В системах с цветными фильтрами, расположенными над фотодиодными элементами, изображение может быть захвачено за один проход, что устраняет проблемы совмещения, возникающие в трехпроходных системах. Размер сканирующего элемента ПЗС ограничен рядом факторов, включая размер пластины, сложность изготовления и механические ограничения шагового механизма. Во многих случаях несколько линейных ПЗС-элементов располагаются последовательно для увеличения общей длины сканирующего детектора.

Линейные ПЗС-сканеры (рис. 1) обеспечивают более высокую скорость получения изображений по сравнению с одноэлементными детекторами, а также способны создавать изображения с высоким разрешением с менее сложной механикой сканирования. Разрешение изображения ограничено расстоянием между пикселями и размером, а время сканирования обычно составляет от секунд до минут, что делает эти устройства в значительной степени непригодными для приложений камеры.

Самый сложный метод цифрового сканирования (сканирование области; см. рис. 1) использует детекторы с двумерной матрицей пикселей, которые позволяют захватить все изображение за одну экспозицию. Этот метод устраняет перемещение датчика изображения и необходимость в дорогостоящих механических устройствах перемещения. Сканеры области обеспечивают самую высокую частоту кадров при получении изображений с высокой степенью точности совмещения между пикселями, что делает их идеальными устройствами обнаружения для цифровых камер. Недостатки включают ограничение разрешения и более низкое отношение сигнал/шум по сравнению с устройствами, описанными выше. Стоимость устройства, как правило, выше из-за более низкой производительности методов производства полупроводников, используемых для производства таких сложных микросхем.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Melville, New York, 11747.

Michael W. Davidson — National High Magnetic Field Laboratory, 180 Paul Paul Доктор Дирак, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.



Что такое прибор с зарядовой связью (ПЗС)?

Хранилище

К

  • Роберт Шелдон

Что такое прибор с зарядовой связью (ПЗС)?

Устройство с зарядовой связью (ПЗС) представляет собой светочувствительную интегральную схему, которая захватывает изображения путем преобразования фотонов в электроны. Датчик CCD разбивает элементы изображения на пиксели. Каждый пиксель преобразуется в электрический заряд, интенсивность которого связана с интенсивностью света, захваченного этим пикселем.

В течение многих лет ПЗС-датчики были предпочтительными датчиками в широком спектре устройств, но их неуклонно заменяют датчики изображения, основанные на технологии комплементарных металл-оксид-полупроводник (КМОП).

ПЗС-матрица была изобретена в 1969 году в Bell Labs (теперь часть Nokia) Джорджем Смитом и Уиллардом Бойлом. Однако усилия исследователя были сосредоточены в первую очередь на компьютерной памяти, и только в 1970-х годах Майкл Ф. Томпсетт, также работавший в Bell Labs, усовершенствовал конструкцию ПЗС-матрицы, чтобы она лучше подходила для обработки изображений.

После этого Томпсетт и другие исследователи продолжали совершенствовать ПЗС, что привело к улучшению светочувствительности и общего качества изображения. ПЗС вскоре становится основной технологией, используемой для цифровых изображений.

Светочувствительные интегральные схемы, устройства с зарядовой связью преобразуют фотоны в электроны для захвата изображений.

Что делает устройство с зарядовой связью?

Небольшие светочувствительные области выгравированы на поверхности кремния, чтобы создать массив пикселей, которые собирают фотоны и генерируют электроны. Количество электронов в каждом пикселе прямо пропорционально интенсивности света, захваченного пикселем. После того, как все электроны сгенерированы, они подвергаются процессу сдвига, который перемещает их к выходному узлу, где они усиливаются и преобразуются в напряжение.

В прошлом ПЗС-матрицы могли обеспечивать изображения гораздо лучшего качества, чем датчики других типов, в том числе основанные на технологии CMOS. В результате они использовались в самых разных устройствах, включая сканеры, считыватели штрих-кодов, микроскопы, медицинское оборудование и астрономические телескопы. Устройства также нашли применение в машинном зрении для роботов, оптическом распознавании символов (OCR), обработке спутниковых фотографий и радиолокационных изображений, особенно в метеорологии.

Кроме того, ПЗС-матрицы использовались в цифровых камерах для обеспечения более высокого разрешения, чем старые технологии. К 2010 году цифровые камеры могли создавать изображения с разрешением более одного миллиона пикселей, но продавались они по цене менее 1000 долларов. Термин «мегапиксель» был придуман для обозначения таких камер.

ПЗС и КМОП-сенсоры

Несмотря на первые успехи ПЗС-матриц, КМОП-сенсоры завоевывают популярность в отрасли и теперь широко используются в потребительских товарах для захвата изображений. Датчики CMOS проще и дешевле в производстве, чем датчики CCD. Они также потребляют меньше энергии и производят меньше тепла.

Несмотря на это, датчики CMOS имеют репутацию более восприимчивых к шуму изображения, который может повлиять на качество и разрешение. Но их качество значительно улучшилось за последние годы, и сейчас на рынке датчиков изображения доминируют датчики CMOS.

Несмотря на распространение КМОП-датчиков, ПЗС-датчики по-прежнему используются в приложениях, требующих точности и высокой степени чувствительности. Например, датчики CCD продолжают использоваться в медицинском, научном и промышленном оборудовании. Даже космический телескоп Хаббл оснащен ПЗС-датчиком. Но импульс явно отстает от CMOS, и будущее CCD остается неясным.

Хотя датчики CMOS в настоящее время используются для захвата изображений в потребительских товарах, ПЗС-матрицы продолжают широко использоваться в медицине, науке и промышленности благодаря их высокой чувствительности и точности.

Изучите использование ИИ в медицинской визуализации и почему обмен данными медицинской визуализации с приложениями ИИ вызывает озабоченность .

Последнее обновление: ноябрь 2021 г.

Продолжить чтение Об устройстве с зарядовой связью
  • Передовой опыт корпоративного хранения данных изображений
  • Из чего состоит система медицинской визуализации?
  • Ажиотаж вокруг данных датчиков растет, но успех будет зависеть от основ
  • Данные медицинской визуализации позволяют разрабатывать современные стратегии здравоохранения
  • Интеллектуальные датчики: Полная версия
Подробнее об архитектуре и стратегии хранения данных
  • дисплей

    Автор: Роберт Шелдон

  • экранная дверь с эффектом

    Автор: Гэвин Райт

  • пикселей

    Автор: Александр Гиллис

  • разрешение

    Автор: Рахул Авати

Аварийное восстановление

  • Рекомендации по сетевой документации для команд аварийного восстановления

    В случае аварии ИТ-команды часто думают о серверах и хранилищах, но забывают о сетях. Узнайте, что вам следует …

  • Как обеспечить непрерывность сети в стратегии аварийного восстановления

    Катастрофа приходит не только в виде пожара, наводнения и программ-вымогателей. Потеря непрерывности сети является реальной проблемой и должна быть …

  • Предотвращайте различные типы сетевых атак с помощью планирования аварийного восстановления

    Команды аварийного восстановления и ИТ-безопасности должны защищать сеть по нескольким направлениям, чтобы защитить данные от потенциальных злоумышленников. А …

Резервное копирование данных

  • Технологические решения и технический долг в защите данных

    В этом видео два эксперта-аналитика обсуждают цифровую трансформацию, расходы на ИТ и технический долг, а также то, как эти темы …

  • Используйте резервное шифрование для защиты данных от потенциальных воров

    Шифрование — мощный инструмент для защиты конфиденциальных данных от чужих рук.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *