Матрица cmos: CMOS (КМОП) матрицы — что это?

CMOS (КМОП) матрицы — что это?

В современных видеокамерах активно используют 2 типа матриц: CMOS и CCD.  Матрица CMOS (КМОП) построена на базе CMOS-технологии, которая и дала название этому продукту (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). Если в камерах среднего ценового сегмента оба варианта применяются примерно в равной пропорции, то в бюджетных видеосистемах чаще встречается именно КМОП.

Принцип работы технологии следующий:

• Подается сигнал сброса;
• Диоды накапливают заряд во время экспозиции;
• Происходит считывание параметров.

Несмотря на многолетнюю историю применения, матрицы данного типа не относятся к устаревшим. Они до сих пор позволяют выполнить задачу организации видеонаблюдения на объекте. Ежегодно выпускаются новые модели камер, оснащенных CMOS.

Основные преимущества

Ключевые причины, по которым стоит сделать выбор в пользу

CMOS (КМОП) матрицы:

• Невысокая стоимость по сравнению с ПЗС-аналогами. При увеличении размеров разница в стоимости продолжает расти;
• Низкое энергопотребление. Важный фактор при работе камеры от аккумулятора, устаревшей электросети объекта, значительном количестве подключенных устройств;
• Возможность кадрированного считывания – анализа произвольных пикселей, увеличивающая скорость записи. Не нужно считывать сразу всю информацию, как с ПЗС-камерой. Улучшается качество ручной фокусировки;
• Используются в миниатюрных видеокамерах. 

Недостатки

Делая выбор в пользу данного типа элементов, стоит учитывать ограничения CMOS-технологии:

• Повышенный нагрев устройства, рост шумов;
• Низкая светочувствительность матрицы на старых моделях камер. Сейчас ситуация частично исправлена за счет новой линейки оборудования с технологией Exmor с увеличением светочувствительности пикселей;
• Искривленное изображение быстро перемещающихся объектов. Эффект «rolling shutter».

Со временем технология совершенствуется, отставание в указанных областях от CCD-матриц уменьшается.

Область применения CMOS матриц

КМОП-элементы благодаря надежности, низкой стоимости и гибкой настройки получили широкое применение в нескольких сферах нашей жизни. Прежде всего, в фотографии – камеры телефонов и фотоаппаратов оснащены именно этими матрицами, удовлетворяя потребности пользователя. Второе место – видеонаблюдение:

• При охране квартир;
• Наблюдении за аэропортом;
• Контроле строительной площадки;
• В офисе;
• В торговом центре;
• На складе;
• Для других объектов с разными условиями эксплуатации.

Матрицы удастся встретить в дорожной (контроль поведения участников дорожного движения), научной сфере, медицине, промышленности.

Назад к списку

ПЗС или КМОП матрица – “муки выбора”?

Существуют два вида матриц — CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП).

Что же это значит и в чем отличие?

CCD и CMOS сенсоры были изобретены в 1960–1970х годах, и они пришли на смену электронно-лучевым видиконам. CCD сенсоры изначально стали доминирующими на рынке, они были нацелены на использование в научных исследованиях (равно как, и в промышленности, и медицине) и позволяли достичь превосходного качества изображения, соответствующего уровню технологий того времени. Полупроводниковые производства просто не могли «раскрыть» все возможности CMOS сенсоров на то время. Вновь интерес к производству CMOS возник в 90-х годах, так как была выявлена необходимость массового производства матриц с меньшим энергопотреблением и меньшей ценой.

В CCD сенсоре свет, который попадает на пиксель, изменяет его «электрическое» состояние. «Информация» об этом передаётся только через один выходной канал (реже — два). Далее происходит конвертация в уровень напряжения, проходит процедура буферизации и подача на выходе — как аналоговый электрический сигнал. Данный сигнал потом усиливается и конвертируется в цифровое значение, благодаря аналого-цифровому преобразователю (АЦП), который находится вне сенсора.

CMOS сенсоры благодаря технологии производства уже включают в себя усилители и АЦП, соответственно процедура получения изображения позволяет достичь гораздо большей скорости чтения.

Все это сказывается на общем методе получения изображения — технология CCD позволяет проводить считывание только с одного канала или максимум двух (и это является «бутылочным горлышком» данной технологии). Тогда как в CMOS сенсоре цифровые усилители используются в каждом отдельном пикселе (на данный момент в CMOS сенсорах могут использоваться 8 и 16 канальное считывание). Казалось бы, отдельное считывание каждого пикселя должно занимать больше времени, но так как процессы считывания в CMOS сенсорах происходят параллельно, это позволяет им достичь большей пропускной способности по сравнению с CCD сенсорами.

Источник изображения: dslrclub. ru

Это можно сравнить с дорогой  CCD представляет собой хорошую, но двух полосную автомагистраль, в то время как CMOS сенсоры можно сравнить с восьми или даже 16 полосным шоссе.

У каждой из технологий есть и свои особенности

— CCD сенсоры имеют лучшую светочувствительность и меньше подвержены «цифровому шуму» (дефект изображения, при котором видны пиксели случайного цвета и яркости) так как размер пикселя, как правило, больше, потому что в камерах, использующих CMOS сенсоры, сложная электронная схема уменьшает размер пикселя. Как результат — некоторое количество света попадает не на светочувствительные фотодиоды. Именно поэтому при съемке с малым количеством света рекомендованы камеры, использующие CCD сенсоры.

Но тут, следует отметить, что еще в 2009 году, компания Sony презентовала технологию т.н. «обратной подсветки». Вследствие этого, CMOS сенсоры стали гораздо более эффективны при съемке со слабым освещением и/или малоконтрастных объектов. И на текущий момент данный недостаток CMOS сенсоров был практически нивелирован. 

— CCD сенсоры требуют более сложной электронной схемы сопровождения и, как следствие, это выходит в более высокую стоимость готового изделия с их использованием. 

— Энергопотребление CCD сенсоров по некоторым расчётам превышает таковое у CMOS сенсоров вплоть до 100 раз! (именно благодаря низкому энергопотреблению и более компактному размеру CMOS сенсоров они стали основными на потребительском рынке. Например, все камеры в современных мобильных телефонах и планшетах используют CMOS сенсоры). А более высокое энергопотребление может привести к проблемам тепловыделения, которое не только негативно влияет на изображение, но так же может еще больше увеличить стоимость готового изделия (из-за применения специализированного охлаждения). 

— В сенсорах CMOS благодаря технологии индивидуального «чтения» каждого пикселя возможна работа т.н. «окна», которое позволяет выделить определённую часть сенсора (изображения) для считывания вместо всей области сенсора сразу.

Это позволяет достичь высокой скорости съемки в выделенной области (по сравнению с CCD). 

 
— В разных типах сенсоров используются различные экспозиционные принципы: CCD используют Global shutter, а в CMOS — Rolling Shutter технологий (более подробно, мы рассмотрим эту тему в отдельной статье).

Следовательно, беря во внимание все вышесказанное, если Вам:

Необходима высокая скорость съемки — Вам необходимы камеры с CMOS сенсорами.   

Необходима высокая светочувствительность — Вам необходимы камеры с CCD сенсорами (либо CMOS с технологией «обратной подсветки»).

Необходимо малое количество «цифрового шума» — Вам необходимы камеры с CCD сенсорами.

Необходимо чуть более дешёвое решение — Вам необходимы камеры с CMOS сенсорами.

Подводя итог, следует отметить тот факт, что в любом случае выбор камеры должен зависеть именно от сферы применения, а не только исходя из технических характеристик.   

Наши специалисты помогут подобрать камеру именно под Ваши нужды!

Что такое датчик изображения CMOS? | Принцип полупроводника

Что такое датчик изображения CMOS? | Принцип полупроводника | музей нанотехнологий

Этот веб-сайт использует файлы cookie

×

Файлы cookie могут включать сторонние файлы cookie, которые отслеживают использование вами нашего веб-сайта. Вы можете изменить настройки других файлов cookie, кроме основных, в любое время в настройках вашего браузера.
Используя наш веб-сайт, вы соглашаетесь с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

JavaScript отключен.

Включите JavaScript для просмотра этого контента.

Полупроводниковое устройство, служащее «электронным глазом»

Принцип работы датчика изображения CMOS (комплементарный оксид металла-полупроводник) был задуман во второй половине 1960-х годов, но это устройство не было коммерциализировано до тех пор, пока технологии микрообработки не стали продвинутыми достаточно в 1990-х. Датчики изображения, встроенные в современные цифровые камеры и мобильные телефоны, в основном используют технологию ПЗС (устройство с зарядовой связью) или КМОП.
И ПЗС, и КМОП являются полупроводниковыми устройствами, которые служат «электронными глазами». Хотя они оба используют фотодиоды, они различаются с точки зрения производственного процесса и метода считывания сигнала. Хотя технология ПЗС поначалу доминировала из-за превосходной чувствительности и качества изображения, различные улучшения в датчиках CMOS привели к тому, что с 2004 года они превзошли датчики ПЗС по объему поставок.

Скорость передачи данных выше, чем у ПЗС

Датчик изображения с зарядовой связью (ПЗС) имеет массив конденсаторов, каждый из которых несет электрический заряд, соответствующий интенсивности света пикселя. Схема управления заставляет каждый конденсатор передавать свое содержимое соседнему, а последний конденсатор в массиве сбрасывает свой заряд в усилитель заряда. Для ПЗС-сенсоров характерен стиль передачи данных «группа ведер».
Напротив, датчик изображения на основе комплементарного оксида металла и полупроводника (CMOS) имеет фотодиод и транзисторный переключатель CMOS для каждого пикселя, что позволяет усиливать сигналы пикселей по отдельности. Управляя матрицей переключателей, пиксельные сигналы могут быть доступны напрямую и последовательно, и с гораздо более высокой скоростью, чем датчик CCD. Наличие усилителя для каждого пикселя также дает еще одно преимущество: он снижает шум, возникающий при считывании электрических сигналов, преобразованных из захваченного света.

Более дешевые, энергоэффективные и интегрируемые на кристалле

КМОП-сенсоры изображения дешевле в производстве, чем ПЗС-датчики изображения, поскольку существующее производственное оборудование полупроводников может быть перепрофилировано для их производства. В отличие от ПЗС-сенсоров, в которых используются высоковольтные аналоговые схемы, в КМОП-датчиках используется меньшая цифровая схема, которая потребляет меньше энергии и в принципе не имеет смазывания (вертикальная белая полоса на изображении, снятом при ярком свете) и размытия (искажения изображений, таких как белые пятна). Поскольку логическая схема может быть встроена в микросхему в процессе производства, КМОП-сенсоры со встроенной схемой обработки изображений разрабатываются для таких приложений, как распознавание изображений и искусственное зрение, а некоторые устройства уже применяются на практике.

• Что такое полупроводник?

• Что такое интегральная схема (ИС)?

• Что такое двоичные числа?

• Что такое микропроцессор?

• Что такое запоминающее устройство?

• Что такое жидкий кристалл?

• Что такое датчик изображения CMOS?

• Что такое светодиод?

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs.com.
• Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Поиск по категории

Сеть

• факс

  Факс — сокращение от «факсимиле» и иногда называемый «телекопированием» — это телефонная передача отсканированных печатных…

• Закрыть сеть

  Сеть Clos — это тип неблокируемой многоступенчатой ​​коммутационной сети, используемой сегодня в коммутационных фабриках крупных центров обработки данных.

• коллизия в сети

  В полудуплексной сети Ethernet коллизия возникает в результате попытки двух устройств в одной сети Ethernet передать. ..

Безопасность

• маскировка

  Маскировка – это метод, при котором пользователям возвращается другая версия веб-контента, отличная от версии поисковых роботов.

• Вредоносное ПО TrickBot

  TrickBot — это сложное модульное вредоносное ПО, которое начиналось как банковский троян, а затем эволюционировало, чтобы поддерживать множество различных типов …

• Общая система оценки уязвимостей (CVSS)

  Общая система оценки уязвимостей (CVSS) — это общедоступная платформа для оценки серьезности уязвимостей безопасности в …

ИТ-директор

• качественные данные

  Качественные данные – это информация, которую невозможно подсчитать, измерить или выразить с помощью чисел.

• зеленые ИТ (зеленые информационные технологии)

  Green IT (зеленые информационные технологии) — это практика создания и использования экологически устойчивых вычислительных ресурсов.

• Agile-манифест

  The Agile Manifesto — это документ, определяющий четыре ключевые ценности и 12 принципов, в которые его авторы верят разработчикам программного обеспечения…

HRSoftware

• опыт кандидата

  Опыт кандидата отражает отношение человека к процессу подачи заявления о приеме на работу в компанию.

• непрерывное управление производительностью

  Непрерывное управление эффективностью в контексте управления человеческими ресурсами (HR) представляет собой надзор за работой сотрудника …

• вовлечения сотрудников

  Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.

Отдел обслуживания клиентов

• распознавание голоса (распознавание говорящего)

  Распознавание голоса или говорящего — это способность машины или программы принимать и интерпретировать диктовку или понимать и .

  Матрица cmos: CMOS (КМОП) матрицы — что это?