Security Systems Training Platformدر سال ۱۹۹۸ حسگرهای CMOS به عنوان فن آوری ثبت تصویر جایگزین برای CCD ابداع گردید. فن آوری مورد استفاده در ساخت CMOS همان فن آوری است که در سراسر جهان برای ساخت میلیون ها ریزپردازنده و حافظه مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجا که روی این فن آوری کار زیادی صورت گرفته است و تولید آن در حجم انبوه می باشد، ساخت تراشه های CMOS نسبت به CCD ارزانتر است. دیگر مزیت این حسگرها نسبت به CCD این است که توان مصرفی آن ها پایین تر می باشد. به علاوه، در حالی که CCD تنها برای ثبت شدن نوری که بر روی هر یک از صدها هزار نقاط نمونه برداری می افتد کاربر دارد، می توان از CMOS برای کاربردهای دیگر، نظیر تبدیل آنالوگ به دیجیتال، پردازش سیگنال های دریافت شده، تنظیم رنگ سفید و کنترل های دوربین و غیره، استفاده نمود. همچنین می توان تراکم نقاط و عمق بیتی تصویر را به راحتی بدون افزایش بیش از اندازه قیمت، بالا برد.
نمایشی از یک حسگر CMOS
تراشۀ CMOS، در هر پیکسل شامل ترانزیستورهایی هست که بار الکتریکی را تقویت می کند و به صورت مجزا (برای هر پیکسل) به پردازنده ارسال می کند.
دیاگرام یک CMOS
به خاطر مزایای زیاد این فن آوری، به نظر می رسد که در نهایت تمام دوربین های معمولی دیجیتال از CMOS استفاده خواهند نمود و CCD فقط در دوربین های حرفه ای و گرانقیمت به کار خواهد رفت. با رفع مشکلاتی از قبیل تصاویر دارای نویز و عدم توانایی در گرفتن عکس از موضوعات متحرک در این فن آوری، CMOS یک سیستم بی رقیب خواهد شد.
دیاگرام یک CMOS
خلاصه: دوربین های CMOS نسبت به نوع دیگر دارای قیمت ارزان تری هستند اما کیفیت و وضوح تصویر آن ها در مقایسه با دوربین های CCD پایین تر است. در تراشۀ CMOS عملیات تبدیل بار به ولتاژ به جای این که در مرحله آخر و به صورت کلی انجام پذیرد، در هر پیکسل و به طور جداگانه صورت می گیرد. این تفاوت در نحوه بازخوانی اطلاعات، تفاوت عمده ای در ساختمان، توانایی ها و محدویت های تراشه ایجاد می کند. در این جا چند ویژگی کاربردی برای یک حسگر ایده ال بیان می شود و محدودیت ها و مزایای هر کدام از حسگرهای CCD و CMOS ذکر می شود:
- عملکرد بالا (مقدار سیگنالی که حسگر به ازای هر واحد انرژی نورانی ورودی، باز پس می دهد): CMOSها در این جا بسیار بهتر از CCDها عمل می کنند، چون عناصر بهبود بازدهی در ساختمان CMOSها بسیار ساده تر قرار می گیرند در حالیکه CCDها همواره دارای اتلاف انرژی زیادی هستند که البته این موضوع با تکنیک های جدید تولید CCD در حال بهبود است.
- یکنواختی و متناسب بودن نور در کلیه نقاط: به صورت ایده آل کلیۀ نقاط باید دارای نور یکنواختی باشند و عملکردهای غیر خطی ناهمسانی به وجود می آورند. البته باید میان یکنواختی تصویر در نور کامل و یکنواختی در تاریکی نسبی تفاوت قائل شد. CMOSها در این مرحله به طور نسبی عملکرد مناسبی ندارند، چون هر پیکسل به صورت جداگانه آنالیز می شود و فید بکی از خروجی برای تنظیم نور وجود ندارد. البته با وجود تقویت کننده هایی که از خروجی برای تصحیح نور فیدبک می گیرند کیفیت تصویر CMOSها تقریباً به CCDها نزدیک شده است (البته هنوز در مورد فضای تاریک، CMOSها در مقابل CCDها حرفی برای گفتن ندارند که در تصویر برداری های با سرعت بالا، سرعت بالا به معنی رسیدن نور کم تری به حسگر است، این موضوع موجب تأثیر در کیفیت کل تصویر می شود).
- سرعت: در این خصوص به طور قابل ملاحظه ای از CCDها پیشی می گیرند، چون در ان ها کلیه عملیات دوربین تا مرحلۀ ظهور بر روی صفحه در حسگر آن صورت می گیرد که البته سازندگان CMOS به خاطر کاربرد عمومی این حسگرها در دوربین های معمولی به سرعت آن توجه خاصی داشته اند، حال آن که در مورد CCD که در موارد خاص صنعتی، طبی و غیره، به صورت حرفه ای استفاده می شوند این مشخصه به طور ویژه در نظر گرفته نشده است.
- لوله های عبور نور: یکی دیگر از ویژگیهای فن آوری CMOS توانایی تمرکز بر روی اطلاعات خوانده شده از حسگر توسط لوله های عبور نور است که از این موضوع برای بهبود تصویر یک فریم و یا متمرکز شدن بر یک ناحیه کوچک می توان استفاده کرد. CCDها در این مورد محدودیت هایی دارند که آن ها در سطحی پایین تر از COMSها قرار می دهد.
نتیجه گیری و انتخاب حسگر: CMOSها دارای مدار مجتمع پیشرفته تر، اتلاف انرژی کم تر و اندازه کوچک تر، در مقابل کیفیت تصویری که ارائه می دهند، هستند. برای تولید انبوه دارای فن آوری مناسب تری بوده و در مواقعی که کیفیت تصویر اهمیت چندانی ندارد، کاربرد فراوان تری هستند. در مقابل CCDها کیفیت تصویر بالاتری ارائه می دهند و برای کاربردهایی که احتیاج به کیفیت بالاتری است، همچنان بهترین انتخاب هستند.
