ໜວງພິມລະບົບການຕໍ່ເພື່ອທຸກປະໂຫຍດ | Sinoseen

ມີດູນີ້ CMOS ມີຄວາມເດັ່ນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີຄວາມທ້າທາຍດ້ານແສງສະຫວ່າງ ໂດຍຜ່ານການອອກແບບ photodiode ທີ່ຊັບຊ້ອນ ແລະ ການຈັດຕັ້ງ pixel ທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບໃນການຈັບແສງສະຫວ່າງສູງສຸດ. ການນຳໃຊ້ໃນປັດຈຸບັນມີໂຄງສ້າງ pixel ທີ່ຂະຫຍາຍຂື້ນ ແລະ ມີອັດຕາການເຕັມ (fill factor) ທີ່ດີຂື້ນ, ໝາຍຄວາມວ່າ ພື້ນທີ່ເທື່ອລະ pixel ຈະຖືກອຸທິດເພື່ອການເກັບແສງສະຫວ່າງຫຼາຍຂື້ນ ແທນທີ່ຈະເປັນສ່ວນຂອງວົງຈອນ. ການອອກແບບທີ່ດີຂື້ນນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ມີດູນີ້ CMOS ສາມາດເກັບ photon ໄດ້ຫຼາຍຂື້ນຕໍ່ແຕ່ລະ pixel, ສົ່ງຜົນໃຫ້ປະສິດທິພາບດີຂື້ນຢ່າງເດັ່ນຊັດໃນການຖ່າຍຮູບໃນເວລາເຊົ້າເທິງ, ເວລາເທິງ, ແລະ ການຖ່າຍຮູບພາຍໃນບ້ານ. ເຕັກໂນໂລຊີການສະຫວ່າງຈາກດ້ານຫຼັງ (Back-side illumination) ປັບປຸງຄວາມອ່ອນໄຫວເພີ່ມເຕີມ ໂດຍການຍ້າຍຊັ້ນລວມເສັ້ນລວມທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກໄປຢູ່ທີ່ດ້ານຫຼັງຂອງ sensor, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີສິ່ງກີດຂວາງທີ່ເຄີຍຂັດຂວາງການເຂົ້າມາຂອງແສງສະຫວ່າງ. ການປັບປຸງດ້ານໂຄງສ້າງນີ້ສາມາດເພີ່ມຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ແສງສະຫວ່າງໄດ້ເຖິງ 40% ເມື່ອທຽບກັບການອອກແບບທີ່ໃຊ້ແສງສະຫວ່າງຈາກດ້ານໜ້າ. ເຕັກໂນໂລຊີນີ້ຍັງປະກອບດ້ວຍວົງຈອນການຫຼຸດຜ່ອນສຽງຮູ້ສຶກ (noise reduction circuitry) ທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງເຮັດວຽກຢູ່ລະດັບ pixel ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຮີດສີນທີ່ເກີດຈາກອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ ເຊິ່ງມັກຈະເຮັດໃຫ້ຄຸນນະພາບຮູບພາບຕໍ່າລົງໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີແສງສະຫວ່າງຕ່ຳ. ເຕັກນິກ correlated double sampling ຊ່ວຍກຳຈັດສຽງຮູ້ສຶກຈາກການ reset ແລະ ສຽງຮູ້ສຶກອື່ນໆທີ່ເກີດຈາກອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ, ເພື່ອຮັບປະກັນການປຸງແຕ່ງສັນຍານທີ່ບໍ່ມີສິ່ງປົນເປື້ອນ ເຖິງແມ່ນວ່າຈະເປັນການເພີ່ມກຳລັງສັນຍານທີ່ອ່ອນ. ໂໝດການປ່ຽນ gain ຈຳນວນຫຼາຍ ໃຫ້ມີດູນີ້ CMOS ສາມາດປັບຕົວໄດ້ຢ່າງເປັນໄປໄດ້ຕໍ່ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີແສງສະຫວ່າງແຕກຕ່າງກັນ ໂດຍການປ່ຽນໄປລະຫວ່າງໂໝດ gain ສູງ ແລະ ຕ່ຳ ເພື່ອເພີ່ມອັດຕາສ່ວນຂອງສັນຍານຕໍ່ສຽງ (signal-to-noise ratio) ໂດຍອັດຕະໂນມັດ. ຄວາມສາມາດໃນການປັບຕົວນີ້ຮັບປະກັນຄຸນນະພາບຮູບພາບທີ່ສົມໆເທົ່າກັນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີແສງສະຫວ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງມີການປັບແຕ່ງດ້ວຍມື. ລະບົບ microlens arrays ທີ່ທັນສະໄໝ ຈະເນັ້ນແສງສະຫວ່າງໃຫ້ເຂົ້າໄປທີ່ photodiode ແຕ່ລະຕົວຫຼາຍຂື້ນ, ເຊິ່ງປັບປຸງ quantum efficiency ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການເກັບແສງສະຫວ່າງໂດຍລວມ. ເລນສ໌ຈຸລະພາກເຫຼົ່ານີ້ຖືກຜະລິດ ແລະ ຕັ້ງຢູ່ຢ່າງແນ່ນອນເພື່ອເພີ່ມການເກັບແສງສະຫວ່າງໃຫ້ສູງສຸດ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນການແລກປ່ຽນຂ້າມດ້ານ quang ລະຫວ່າງ pixel ທີ່ຢູ່ຕິດກັນ. ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຄວາມຈະແຈ້ງຂອງຮູບພາບທີ່ດີຂື້ນ, ສຽງຮູ້ສຶກທີ່ຫຼຸດລົງ, ແລະ ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງສີທີ່ດີຂື້ນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີຄວາມທ້າທາຍດ້ານແສງສະຫວ່າງ ເຊິ່ງມັກຈະໃຫ້ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ບໍ່ດີເມື່ອໃຊ້ sensor ການຖ່າຍຮູບທົ່ວໄປ.

ມີດູນີ້ CMOS ສະເຫນີຄວາມໄວໃນການປະມວນຜົນທີ່ຍອດເຢື່ອມຜ່ານສະຖາປັດຕະຍາການອ່ານຂໍ້ມູນແບບຄູ່ song (parallel readout architecture) ທີ່ເຮັດໃຫ້ສາມາດຮັບຂໍ້ມູນຈາກພິກເຊວຫຼາຍໆ ເຂົ້າໄປໃນເວລາດຽວກັນທົ່ວທັງອາເຣ (sensor array). ຄວາມໄດ້ປຽດທາງດ້ານການອອກແບບເບື້ອງຕົ້ນນີ້ເຮັດໃຫ້ລະບົບສາມາດຈັບແລະປະມວນຜົນຂໍ້ມູນຮູບພາບໄດ້ໃນອັດຕາທີ່ສູງກວ່າວິທີການອ່ານຂໍ້ມູນແບບລຳດັບ (sequential readout) ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນແບບຄູ່ song ນີ້ສະໜັບສະໜູນການບັນທຶກວີດີໂອທີ່ມີອັດຕາເຟຣມສູງ, ການຖ່າຍຮູບແບບການຖ່າຍຕໍ່ເນື່ອງ (burst photography), ແລະ ການວິເຄາະຮູບພາບໃນເວລາຈິງ (real-time image analysis) ທີ່ຕ້ອງການເວລາຕອບສະໜອງທີ່ທັນທີ. ອຸປະກອນປ່ຽນສັນຍານຈາກແບບອານາລອກໄປເປັນດິຈິຕອນ (ADC) ທີ່ຖືກບູລິການເຂົ້າໄປໃນມີດູນີ້ CMOS ຊ່ວຍກຳຈັດຈຸດຄໍາເຊື່ອມທີ່ເກີດຈາກຂະບວນການປ່ຽນສັນຍານດ້ານນອກ, ເຮັດໃຫ້ການປະມວນຜົນສັນຍານໄດ້ຢ່າງໄວວ່າຈາກການຈັບແສງໄຟຈົນເຖິງການອອກສັນຍານດິຈິຕອນ. ສະຖາປັດຕະຍາການ ADC ທີ່ເຮັດວຽກແບບຄູ່ song ຕາມຖັນ (column-parallel ADC) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການປ່ຽນສັນຍານຈາກຖັນພິກເຊວຫຼາຍໆ ຖັນໃນເວລາດຽວກັນ, ລົດຕ່ຳເວລາໃນການອ່ານຂໍ້ມູນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບລະບົບທີ່ໃຊ້ ADC ເພີ່ງເດີ້ยว. ຄວາມໄດ້ປຽດດ້ານຄວາມໄວໃນການປະມວນຜົນນີ້ເປັນສິ່ງທີ່ມີຄຸນຄ່າຢ່າງຍິ່ງໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຕ້ອງການການμຕັດສິນໃຈຢ່າງໄວວ່າ, ເຊັ່ນ: ລະບົບຄວາມປອດໄພໃນລົດ, ການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບໃນອຸດສາຫະກຳ, ແລະ ການຖ່າຍຮູບກິລາ ໂດຍເປົ້າໝາຍຫຼັກແມ່ນການຈັບວັດຖຸທີ່ເคลື່ອນທີ່ໄວ. ມີດູນີ້ CMOS ສະໜັບສະໜູນອັດຕາເຟຣມທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ ແລະ ວິທີການອ່ານຂໍ້ມູນຈາກເຂດທີ່ກຳນົດ (region-of-interest readout modes) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມໄວໃນການປະມວນຜົນດີຂຶ້ນອີກ ໂດຍການມຸ່ງເນັ້ນຊັບພະຍາກອນການຄິດໄລ່ໄປທີ່ເຂດເປົ້າໝາຍເທົ່ານັ້ນໃນຮູບພາບ. ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນທີ່ເລືອກເອົານີ້ເຮັດໃຫ້ສາມາດຕິດຕາມວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ໃນເວລາຈິງ, ປັບຄ່າການຟອກູສອັດຕະໂນມັດ, ແລະ ປັບຄ່າການສະຫຼັບແສງ (exposure) ໂດຍບໍ່ຕ້ອງປະມວນຜົນທັງໝົດຂອງ sensor array. ວົງຈອນຄວບຄຸມເວລາທີ່ທັນສະໄໝ (advanced timing control circuits) ພາຍໃນມີດູນີ້ຈັດການດຳເນີນງານເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຢ່າງລຽບລ້ອຍ ແລະ ຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນຕ່າງໆ ຂອງການປະມວນຜົນ. ໜ້າທີ່ global shutter ທີ່ມີຢູ່ໃນມີດູນີ້ CMOS ສ່ວນຫຼາຍ ຊ່ວຍກຳຈັດບັນຫາການເคลື່ອນທີ່ທີ່ເກີດຂື້ນຈາກການອອກແບບ rolling shutter, ໂດຍເປົ້າໝາຍຫຼັກແມ່ນການຈັບວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວ ຫຼື ການເຮັດວຽກໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີການປ່ຽນແປງຂອງແສງໄຟຢ່າງໄວ. ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນທີ່ມີຄວາມໄວສູງນີ້ຍັງຂະຫຍາຍໄປຫາ່ງຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນສັນຍານຮູບພາບ (ISP) ທີ່ຖືກບູລິການເຂົ້າໄປໃນຕົວມີດູນີ້, ເຊິ່ງລວມເຖິງການຄວບຄຸມການສະຫຼັບແສງອັດຕະໂນມັດ (automatic exposure control), ການປັບຄ່າສີຂາວ (white balance adjustment), ແລະ ອັລກົຣິດີມການຫຼຸດຜ່ອນສຽງ (noise reduction algorithms) ທີ່ເຮັດວຽກໃນເວລາຈິງໂດຍບໍ່ຕ້ອງອີງໃສ່ການປະມວນຜົນດ້ານນອກ. ຄວາມສາມາດໃນການປະມວນຜົນທີ່ຄົບຖ້ວນນີ້ເຮັດໃຫ້ການປັບປຸງ ແລະ ອົງປະກອບຮູບພາບເກີດຂື້ນທັນທີ, ລົດຕ່ຳພາລະການຄິດໄລ່ໃຫ້ກັບລະບົບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ ແລະ ປັບປຸງປະສິດທິພາບທັງໝົດ.

ມີດສະເຕີ້ CMOS ເຮັດໃຫ້ມີການຫຼຸດລົງຂອງຂະໜາດຢ່າງທີ່ເປີດເຜີຍດ້ວຍຂະບວນການຜະລິດເຊມີຄອນດູເຄີທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຫຼາຍໆ ຟັງຊັ່ນການຖ່າຍຮູບຖືກບູລະນາການເຂົ້າໄປໃນແຕ່ລະຊິລິໂຄນ. ການບູລະນາການນີ້ເຮັດໃຫ້ບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງໃຊ້ສ່ວນປະກອບແຍກຕ່າງຫາກທີ່ເຄີຍໃຊ້ເພື່ອການຈັບຮູບ, ປຸງແຕ່ງ, ແລະ ສົ່ງອອກ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການປະຢັດພື້ນທີ່ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສຳລັບນັກອອກແບບອຸປະກອນ. ຮູບຮ່າງທີ່ເລັກແລະບັນຈຸຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຈຳກັດເຮັດໃຫ້ສາມາດບູລະນາການເຂົ້າໄປໃນອຸປະກອນທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍລົງເລື້ອຍໆ ໂດຍທີ່ຍັງຮັກສາມາດຕະຖານດ້ານປະສິດທິພາບສູງໄວ້, ເຮັດໃຫ້ມີດສະເຕີ້ CMOS ເປັນທາງເລືອກທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບສະມາດໂຟນ, ອຸປະກອນທີ່ສວມໃສ່ໄດ້, ແລະ ລະບົບທັດສະນະທີ່ຝັງຢູ່ (embedded vision systems) ໂດຍທີ່ຂໍ້ຈຳກັດດ້ານພື້ນທີ່ເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນຫຼາຍ. ວິທີການອອກແບບແບບມີດສະເຕີ້ (modular design) ໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການປັບແຕ່ງມີດສະເຕີ້ CMOS ໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງການນຳໃຊ້ເฉະເພາະ ໂດຍບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງອອກແບບລະບົບການຖ່າຍຮູບທັງໝົດໃໝ່. ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມາດຕະຖານ (standardized interface protocols) ໃຫ້ການບູລະນາການທີ່ເປັນໄປໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍກັບເວທີການປຸງແຕ່ງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຊ່ວຍຫຼຸດເວລາ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການພັດທະນາສຳລັບຜູ້ຜະລິດ. ມີດສະເຕີ້ນີ້ມີຄວາມສາມາດໃນການປັບຄ່າອັດຕະໂນມັດ (built-in calibration capabilities) ເຊິ່ງປັບຄ່າອັດຕະໂນມັດເພື່ອຊົດເຊີຍຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ເກີດຈາກການຜະລິດ ແລະ ສະພາບແວດລ້ອມ, ເຮັດໃຫ້ມີປະສິດທິພາບທີ່ສອດຄ່ອງກັນທົ່ວທັງໝົດຂອງຫົວໜ່ວຍ ແລະ ສະພາບການໃຊ້ງານ. ຕົວເລືອກການຕິດຕັ້ງທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ແລະ ຮູບແບບການບັນຈຸທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍເຮັດໃຫ້ສາມາດປັບໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການດ້ານກົນຈັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຈາກການຕິດຕັ້ງເທິງເທື້ອ (surface-mount applications) ຈົນເຖິງການຕິດຕັ້ງເລນສ໌ທີ່ມີເກີບ (threaded lens assemblies). ມີດສະເຕີ້ CMOS ໃຫ້ການສະໜັບສະໜູນຮູບແບບການສົ່ງອອກຫຼາຍຮູບແບບ ເຊັ່ນ: ຂໍ້ມູນດິບ Bayer, ສັນຍານ RGB ທີ່ຖືກປຸງແຕ່ງແລ້ວ, ແລະ ສັນຍານຮູບພາບທີ່ຖືກບີບອັດ, ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບສາຍການອາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການປຸງແຕ່ງ. ຄຸນສົມບັດການຈັດການພະລັງງານທີ່ທັນສະໄໝທີ່ມີຢູ່ໃນມີດສະເຕີ້ເຮັດໃຫ້ສາມາດເປີດໃຊ້ງານບັອກທີ່ເຮັດວຽກຕ່າງໆ ແບບເລືອກເອົາໄດ້, ເພື່ອເຮັດໃຫ້ການໃຊ້ພະລັງງານມີປະສິດທິພາບຕາມຄວາມຕ້ອງການໃນການໃຊ້ງານ. ການຄວບຄຸມພະລັງງານຢ່າງລະອຽດນີ້ຊ່ວຍຍືດເວລາໃຊ້ງານຂອງຖ່ານໄຟໃນອຸປະກອນທີ່ສາມາດນຳໄປໃຊ້ໄດ້ທີ່ບ່ອນຕ່າງໆ ໂດຍທີ່ຍັງຮັກສາຄວາມສາມາດໃນການໃຊ້ງານທັງໝົດໄວ້ເມື່ອຈຳເປັນ. ຄວາມທົນທານຕໍ່ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຖືກບູລະນາການເຂົ້າໄປໃນການອອກແບບຂອງມີດສະເຕີ້ CMOS ໃຫ້ການເຮັດວຽກທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ໃນຂອບເຂດອຸນຫະພູມທີ່ກວ້າງຂວາງ ແລະ ສະພາບຄວາມຊື້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຮັດໃຫ້ເໝາະສົມສຳລັບລະບົບການຕິດຕາມພາຍນອກ, ການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳລົດ, ແລະ ລະບົບການຕິດຕາມໃນອຸດສາຫະກຳ. ການບູລະນາການຍັງຂະຫຍາຍໄປຫາຟັງຊັ່ນທີ່ສຳຄັນເຊັ່ນ: ການຄວບຄຸມການເພີ່ມກຳລັງອັດຕະໂນມັດ (automatic gain control), ການຈັດການການສະແດງ (exposure management), ແລະ ການປັບສະຖຽນລະບົບຮູບພາບ (image stabilization functions) ເຊິ່ງເຄີຍຕ້ອງໃຊ້ອຸປະກອນປຸງແຕ່ງພາຍນອກ. ຄວາມສາມາດທີ່ຖືກບູລະນາການເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຄວາມສັບສົນຂອງລະບົບ, ປັບປຸງຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້, ແລະ ຫຼຸດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທັງໝົດໃນການນຳໃຊ້ງານ ໂດຍທີ່ຍັງຮັກສາຄຸນນະພາບຮູບພາບທີ່ມີຄວາມຊຳນິຊຳນານໃນລະດັບມືອາຊີບໄວ້. ຄວາມຫຼາກຫຼາຍຂອງມີດສະເຕີ້ CMOS ໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງ ເລີ່ມຈາກການຖ່າຍຮູບດ້ານການແພດ ແລະ ອຸປະກອນທາງວິທະຍາສາດ ໄປຈົນເຖິງການຖ່າຍຮູບຂອງຜູ້ບໍລິໂພກ ແລະ ລະບົບຄວາມປອດໄພ, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມເໝາະສົມຂອງເຕັກໂນໂລຊີນີ້ໃນທຸກໆສ່ວນຂອງຕະຫຼາດ.