در حال بارگذاری ...
با رشد سریع فناوری‌های تصویربرداری دیجیتال در دوربین‌ها، تلفن‌های هوشمند، سامانه‌های نظارتی، و حتی خودروهای خودران، نیاز به حسگرهای تصویر پیشرفته و کم‌مصرف بیش از پیش احساس می‌شود. یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی که توانسته نیازهای این حوزه را پاسخ دهد، حسگر تصویر CMOS (CMOS Image Sensor) است.
این حسگرها با ویژگی‌هایی چون مصرف توان پایین، سرعت بالا و قابلیت مجتمع‌سازی، در قلب بسیاری از تجهیزات تصویربرداری قرار دارند.
حسگر تصویر، قطعه‌ای نیمه‌هادی است که نور بازتاب‌یافته از صفحه را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال‌ها سپس به داده‌های دیجیتال مبدل می‌شوند و تصویر نهایی را تشکیل می‌دهند. دو فناوری اصلی در ساخت حسگرهای تصویر عبارتند از:
در حالی که CCD برای مدت‌ها در صدر فناوری‌های تصویربرداری قرار داشت،فناوری CMOS در دو دهه اخیر به دلیل مزایای خاص خود، جایگاه غالب را در این صنعت به دست آورده است.
در یک حسگر تصویر CMOS، آرایه‌ای از میلیون‌ها فوتودیود وظیفه دریافت نور را بر عهده دارند. هر فوتودیود با یک پیکسل متناظر است. هنگامی که نور به پیکسل می‌تابد، فوتون‌ها به الکترون تبدیل می‌شوند. این بار الکتریکی سپس توسط مدارهای مجتمع CMOS پردازش شده و به سیگنال دیجیتال تبدیل می‌گردد.
هر پیکسل در حسگر CMOS دارای ساختار مجتمع زیر است:
فرآیند تصویربرداری در حسگر CMOS شامل مراحل زیر است:
حسگرهای CMOS دارای مزایای متعددی هستند که باعث محبوبیت آن‌ها در طیف وسیعی از کاربردها شده است:
یکی از بارزترین مزایای CMOS مصرف بسیار کم توان است. این ویژگی باعث شده استفاده از این نوع حسگرها در گوشی‌های هوشمند و دستگاه‌های قابل حمل به شدت افزایش یابد.
فناوری ساخت CMOS با فناوری‌های رایج ساخت تراشه‌های دیجیتال یکسان است. این موضوع باعث کاهش قابل توجه هزینه تولید در مقایسه با فناوری CCD شده است.
در حسگر CMOS، هر پیکسل می‌تواند به طور جداگانه خوانده شود. این ویژگی امکان خوانش سریع‌تر و تصویربرداری با نرخ فریم بالا را فراهم می‌سازد.
به دلیل استفاده از فناوری CMOS، می‌توان مدارهای پردازش تصویر، ADC، و حتی پردازنده سیگنال را روی همان تراشه حسگر مجتمع کرد، که منجر به کاهش اندازه و پیچیدگی سیستم می‌شود.
حسگرهای CMOS نسبت به اشعه‌های X و گاما مقاوم‌تر از CCD هستند، که این موضوع در کاربردهای فضایی و پزشکی اهمیت دارد.
با وجود مزایای فراوان، این حسگرها معایبی نیز دارند:
CMOSویژگی های :
:مصرف توان پایین
سرعت خوانش:بسیار بالا
کیفیت تصویر:خوب (در مدل‌های جدید بسیار عالی)
هزینه تولید:پایین
مجتمع‌سازی:ساده
نویز:بیشتر (مدل‌های قدیمی)
ویژگی های CCD:
مصرف توان:بالا
سرعت خوانش:پایین
کیفیت تصویر:عالی (در نور کم بهتر)
هزینه تولید:بالا
مجتمع‌سازی:پیچیده
نویز:کمتر
در گذشته، فناوریCCD در دوربین‌های حرفه‌ای و علمی استفاده می‌شد، اما با پیشرفت حسگرهای CMOS، امروزه حتی در دوربین‌های حرفه‌ای نیز از آن‌ها استفاده می‌شود.
تقریباً تمامی گوشی‌های هوشمند از حسگرهای CMOS برای دوربین جلو و عقب استفاده می‌کنند. این حسگرها به دلیل مصرف انرژی پایین، سرعت بالا و قابلیت ترکیب با الگوریتم‌های پردازش تصویر مانند HDR، بسیار مناسب هستند.
حسگرهای CMOS در بسیاری از دوربین‌های DSLR و Mirrorless جایگزین CCD شده‌اند.
در دوربین‌های مداربسته، خصوصاً آن‌هایی که به ضبط شبانه نیاز دارند، CMOS با نوردهی بالا و عملکرد بهینه در نور کم، کارایی خوبی دارد.
در خودروهای هوشمند، برای دوربین‌های پارک، شناسایی علائم رانندگی، دید شب و سیستم‌های خودران، از CMOS استفاده می‌شود.
در دستگاه‌های آندوسکوپی و تصویربرداری غیرتهاجمی، از حسگرهای CMOS به دلیل اندازه کوچک و کیفیت بالا بهره گرفته می‌شود.
در ماهواره‌ها و ربات‌های فضایی، مصرف انرژی پایین و مقاومت بالا در برابر اشعه‌های کیهانی،فناوری CMOS را به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل کرده است.
پیشرفت‌های آینده در حوزه حسگر تصویر CMOS شامل موارد زیر است:
در این ساختار، لایه فوتودیود و مدارهای پردازشی به صورت مجزا اما روی هم قرار می‌گیرند. این روش موجب افزایش کیفیت تصویر، کاهش نویز و بهبود سرعت پردازش می‌شود.
در این فناوری، نور مستقیماً به فوتودیود می‌تابد، بدون اینکه از لایه‌های فلزی عبور کند. این امر موجب افزایش بهره نوری و حساسیت در نور کم می‌شود.
ترکیب مدارهای یادگیری ماشین و تحلیل تصویر با حسگر، امکان تشخیص چهره، اشیاء و حرکت را در همان سطح حسگر فراهم می‌کند، بدون نیاز به پردازنده خارجی.
پیشرفت فناوری ساخت موجب افزایش چشمگیر تعداد پیکسل‌ها در حسگرهای CMOS شده و امکان تولید تصاویر با جزئیات فوق‌العاده را فراهم کرده است.
حسگر تصویر CMOS یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم‌های تصویربرداری مدرن است. ترکیب عملکرد بالا، مصرف توان پایین، و هزینه مناسب باعث شده این فناوری جایگاه ویژه‌ای در بازار پیدا کند. با پیشرفت‌های روزافزون در زمینه ساخت و پردازش، انتظار می‌رود حسگر CMOS در آینده‌ای نه‌چندان دور به سطحی برسد که بتواند حتی در حساس‌ترین کاربردهای علمی نیز جایگزین CCD شود. این فناوری نه‌تنها چشمان دیجیتال ما را به جهان باز کرده، بلکه آینده‌ای روشن برای دنیای تصویربرداری رقم خواهد زد.
سوالات متداول
حسگر تصویر CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) یک نوع حسگر نوری است که نور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و در دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های دیجیتال، موبایل‌ها و سیستم‌های نظارتی استفاده می‌شود.
حسگرهای CCD کیفیت تصویر بالاتری در نور کم دارند ولی مصرف انرژی بیشتری دارند، در حالی که CMOS مصرف انرژی کمتر، سرعت بالاتر و قابلیت مجتمع‌سازی با پردازنده را داراست.
به‌دلیل اندازه کوچک، مصرف پایین برق، امکان تولید انبوه ارزان و سرعت بالای پردازش، CMOS گزینه‌ای ایده‌آل برای دوربین‌های تلفن همراه است.
در گذشته بله، اما فناوری‌های جدید مانند BSI و پردازش پیشرفته باعث شده‌اند کیفیت CMOS با CCD برابری کند یا حتی بهتر شود، به‌ویژه در شرایط نوری خوب.
BSI (Back-Side Illumination) باعث افزایش حساسیت نوری پیکسل‌ها می‌شود، زیرا نور مستقیماً به فوتودیود می‌رسد، نه اینکه از لایه‌های دیگر عبور کند.
در صنایع مختلف مانند تصویربرداری پزشکی، خودروهای خودران، نظارت امنیتی، هوافضا، رباتیک و گوشی‌های هوشمند کاربرد دارد.
فروشگاه راژمان-شیراز نمایندگی پرینترهای اچ پی، کانن و اپسون و دیگر ماشینهای اداری و تجهیزات فروشگاهی ،در شیراز است که محصولات خود 
همینطور اگر پرینتر و یا اسکنری دارید که مشکلی دارد میتوانید برای تعمیر از قسمت خدمات شیراز-راژمان مشاوره بگیرید و در صورت نیاز کالای خود را برای تعمیر به راژمان بیاورید و یا با پیک بفرستید تا مشکل آن رفع شود.
لیدا
ویرایش خرداد 1404
