ఇమేజ్ సెన్సర్

Question: డిజిటల్ కెమెరాలలో ఉపయోగించే సెన్సర్ లు ఎన్ని రకాలు ?




ఇమేజ్ సెన్సర్ (చిత్ర సంవేదిక) (ఆంగ్లం: Image sensor) అనేది, ఒక దృష్టిసంబంధ చిత్రాన్ని విద్యుత్ సంకేతంగా మార్చే పరికరం. దీనిని చాలావరకూ డిజిటల్ కెమెరాలు మరియు ఇతర చిత్రీకరణ పరికరాల్లో వాడతారు. ప్రారంభ సెన్సర్లు వీడియో కెమెరా ట్యూబులుగా ఉండేవి, కానీ ఆధునికమైనది, సామాన్యంగా ఒక చార్జ్-కపుల్డ్ డివైజ్ (CCD) లేదా ఒక కాంప్లిమెంటరీ మెటల్-ఆక్సైడ్-సెమికండక్టర్ (CMOS) ఆక్టివ్ పిక్సెల్ సెన్సర్.
CCD ప్రతిగా CMOS
ఈనాడు, చాలావరకూ డిజిటల్ స్టిల్ కెమెరాలు ఒక CCD ఇమేజ్ సెన్సర్ లేదా ఒక CMOS సెన్సర్ ఉపయోగించడం జరుగుతుంది. రెండు రకాల సెన్సర్లూ కాంతిని గ్రహించి, దాని విద్యుత్ సంకేతాలుగా మార్చే పనినే చేస్తాయి.
ఒక CCD అనేది అనలాగ్ పరికరం. చిప్‍పై కాంతి పడినప్పుడు, ప్రతి ఫోటో సెన్సర్లోనూ అది విద్యుదావేశంగా బంధింపబడుతుంది. చిప్‍నుండి మార్చేప్పుడు ఆ ఆవేశాలు ఒకసారికి ఒక పిక్సెల్‍గా వోల్టేజీలోకి మార్చబడతాయి. కెమెరాలోని అదనపు సర్క్యూట్లు వోల్టేజీని డిజిటల్ సమాచారంగా మారుస్తాయి.
ఒక CMOS చిప్ అనేది CMOS సెమికండక్టర్ ప్రక్రియను ఉపయోగించి తయారుచేసిన ఒకరకమైన ఆక్టివ్ పిక్సెల్ సెన్సర్. ప్రతి ఫోటో సెన్సర్ ప్రక్కనే ఉండే అదనపు సర్క్యూట్లు, కాంతి శక్తిని వోల్టేజీగా మారుస్తాయి. వోల్టేజీని డిజిటల్ సమాచారంగా మార్చేందుకు చిప్‍పైని అదనపు సర్క్యూట్లను కూడా చేర్చవచ్చు.
ఈ రెండు రకాల సాంకేతికతలోనూ ఇమేజ్ నాణ్యతలో స్పష్టమైన లాభం కనిపించదు. CMOS సెన్సర్లలో గ్లోబల్ షట్టర్ సర్క్యూట్లు ఉండవు, కాబట్టి వాటిలో రోలింగ్ షట్టర్ వక్రీకరణానికి అవకాశం ఉంటుంది. మరొక వైపు, CCD సెన్సర్లలో ప్రకాశవంతమైన కాంతి వెలువడినప్పుడు, సెన్సర్‍పై భారం అధికమై నిలువుగీతలు ఏర్పడతాయి; కానీ ఉన్నత-శ్రేణి ఫ్రేం ట్రాన్స్ఫర్ CCDలలో ఈ సమస్య ఉండదు. 
CCDల కన్నా CMOSలో తక్కువ భాగాలతో అమలుపరిచే అవకాశం, తక్కువ శక్తి వినియోగం మరియు/లేదా వేగంగా మార్పిడి ఉంటుంది. CCD అనేది మరింత పరిణతి చెందిన సాంకేతికత మరియు ఎన్నో విషయాలలో CMOSకు సమానంగా ఉంటుంది.[1][2] CCD సెన్సర్లకన్నా CMOS సెన్సర్లు తయారుచేయడం తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది.
మరొక మిశ్రమ CCD/CMOS నిర్మాణంలో, "sCMOS" పేరిట అమ్మబడేది, CMOS రీడ్‍ఔట్ ఇంటెగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్స్ (ROICలు) ఉంటాయి, ఇవి ఒక CCD ఇమేజింగ్ స్వరూపానికి బంధింపబడి ఉంటాయి – ఈ సాంకేతికతను పరారుణ ఫోకల్ ప్లేన్ వరుసల కొరకు తయారు చేసినప్పటికీ, ప్రస్తుతం సిలికాన్-ఆధారిత డిటెక్టర్ సాంకేతికతలో ఉపయోగిస్తున్నారు.[3] మరొక మార్గంలో, ఆధునిక CMOS సాంకేతికతలోని అతి సూక్ష్మ పరిమాణాలను ఉపయోగించి, CCD వంటి స్వరూపాన్ని, పూర్తిగా CMOS సాంకేతికతలో నిర్మిస్తారు. దీనిని, అతి చిన్న మార్గాల గుండా ఒక్కొక్క పాలీ-సిలికాన్ ద్వారాలను విడదీయడం ద్వారా సాధించవచ్చు. ఈ మిశ్రమ సెన్సర్లు ఇంకా పరిశోధన దశలోనే ఉన్నాయి, మరియు CCDలు మరియు CMOS ఇమేజర్స్ రెండింటి లాభాలనూ కలిపి అందించగలవు.[4]
పనితీరు

ఇమేజ్ సెన్సర్ యొక్క పనితీరును పరిశీలించడానికి ఎన్నో కొలమానాలున్నాయి, వీటిలో దాని కార్యశీల దూరం, దాని సంకేతం-నుండి-శబ్దానికి నిష్పత్తి, దాని తక్కువ-కాంతి సున్నితత్వం మొదలైనవి ఉంటాయి. పోల్చదగిన సెన్సర్ల రకాలకు, పరిమాణం పెరగడం వలన, సంకేతం-నుండి-శబ్దానికి నిష్పత్తి మరియు కార్యశీల దూరం పెరుగుతాయి.
కలర్ సెన్సర్లు
కలర్ ఇమేజ్ సెన్సర్లలో ఎన్నో ప్రధాన రకాలున్నాయి, వీటిలో వర్ణ విభేద యంత్రాంగం ఆధారంగా తేడాలుంటాయి:
బేయర్ సెన్సర్ , తక్కువ-ఖరీదైనది మరియు అతిసామాన్యం, ఇందులో ఎన్నుకున్న పిక్సెల్ సెన్సర్ల గుండా ఎరుపు, ఆకుపచ్చ, లేదా నీలి రంగు ప్రసారం చేసే కలర్ ఫిల్టర్ వరుస ద్వారా ఎరుపు, ఆకుపచ్చ, లేదా నీలి రంగులకు స్పందించే గడుల అల్లిక ఉంటుంది – ఇందులో లేని వర్ణాలు ఒక డీ-మొజాయికింగ్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి చొప్పిస్తారు. చొప్పించిన కలర్ సమాచారం తప్పించడానికి, కలర్ కో-సైట్ శాంప్లింగ్ వంటి పద్ధతులు, కలర్ సెన్సర్‍ను ఒక్కో పిక్సెల్‍గా మార్చేందుకు పీజో యంత్రాంగాన్ని వాడడం జరుగుతుంది. ఈ బేయర్ సెన్సర్లలో ఇంకా వెనుకవైపు ప్రకాశం కలిగిన సెన్సర్లు ఉంటాయి, ఇందులో ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు లోహపు తీగలు ఉన్న వైపు నుండి వ్యతిరేక దిశ గుండా సున్నితమైన సిలికాన్ మీదకు కాంతి ప్రవేశిస్తుంది, దీంతో ఉపకరణం పైని లోహపు భాగాలు కాంతిని అడ్డగించవు, మరియు సామర్థ్యం పెరుగుతుంది.[3][4]
ఫోవియాన్ X3 సెన్సర్ , పిక్సెల్ సెన్సర్ల పొరల వరుసను ఉపయోగించి, తరంగదైర్ఘ్యం ఆధారంగా కాంతిని గ్రహించే సిలికాన్ ధర్మం నుండి, ప్రతి ప్రదేశమూ అన్ని మూడు కలర్ ఛానళ్ళనూ గుర్తిస్తుంది.
3CCD , మూడు వివిధ ఇమేజ్ సెన్సర్లను ఉపయోగించి, ఒక డై-క్రాయిక్ ప్రిజం ద్వారా వర్ణాలను వేరుచేస్తుంది. ఇందులో అత్యున్నత నాణ్యత ఉంటుంది, మరియు సాధారణంగా ఒక-CCD సెన్సర్లకన్నా ఖరీదైనది.
డిజిటల్ కెమెరాలలో ఉపయోగించే సెన్సర్లు


ప్రత్యేకమైన సెన్సర్లు
ప్రత్యేక సెన్సర్లను వివిధ అనువర్తనాలైన థెర్మల్ ఇమేజింగ్, మల్టి-స్పెక్ట్రల్ చిత్రాల సృష్టి, వీడియో లారింగోస్కోపులు, గామా కెమెరాలు, ఎక్స్-రేలకు అవసరమైన సెన్సర్ వరుసలు, మరియు ఖగోళ శాస్త్రం కొరకు ఇతర అధిక సున్నితత్త్వం కలిగిన వరుసలలో ఉపయోగిస్తారు.
వీటిని కూడా చూడండి.
వీడియో కెమెరా ట్యూబ్
సెమికండక్టర్ డిటెక్టర్
కాంటాక్ట్ ఇమేజ్ సెన్సర్
ఇమేజ్ సెన్సర్ ఫార్మట్, సామాన్య ఇమేజ్ సెన్సర్ల పరిమాణాలు మరియు రూపాలు
కలర్ ఫిల్టర్ వరుస, కలర్ ఇమేజ్ సెన్సర్లపై సూక్ష్మ కలర్ ఫిల్టర్ల అమరిక
సెన్సిటోమెట్రీ, కాంతి-స్పందన పదార్థాల వైజ్ఞానిక పరిశీలన
సూచికలు

బాహ్య లింకులు
రోజర్ క్లార్క్ వ్రాసిన .
ఇంటర్‍టెక్‍పిరాచే .