Transcript מיומנויות צילום וטכנולוגיה , גבי גולן © CCD או ?CMOS 1 מיומנויות צילום וטכנולוגיה , גבי גולן © CCD או ?CMOS 2 מיומנויות צילום וטכנולוגיה , גבי גולן ©

‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ CCD‬או ‪?CMOS‬‬
‫‪1‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ CCD‬או ‪?CMOS‬‬
‫‪2‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ CCD‬או ‪?CMOS‬‬
‫‪3‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ - CMOS‬עקרונות פעולה‬
‫‪Complementary, Metal-Oxid Semiconductor‬‬
‫•‬
‫חיישנים אלו מיוצרים בטכנולוגיה זהה לרוב רכיבי הסיליקון‬
‫האחרים (מעבדים וכו') ולכן ניתן לייצרם באותם קווי ייצור‬
‫ולאחדם עם חלקים אחרים של המערכת על לוח אם אחד‬
‫(‪" .)Camera On A Chip‬תפירה" של חיישן גדול ממספר‬
‫חלקים פשוטה יותר בטכנולוגיית ‪.CMOS‬‬
‫•‬
‫עקב כך מחירי החיישנים מסוג ‪ CMOS‬זולים יותר‪.‬‬
‫•‬
‫‪ CCD‬מיוצר בטכנולוגיה שונה (‪ )MOS‬ולכן יצורו יקר ואין אפשרות‬
‫לאינטגרציה עם רכיבים אחרים‪.‬‬
‫• פריקת המטען הנוצר באלמנטים של חיישן ‪ CMOS‬מהירה‬
‫בהרבה מן הפריקה ב‪ .CCD -‬הפריקה מתבצעת ישירות מכל‬
‫פיקסל‪ .‬עקב כך מתאפשר קצב צילום מהיר מאד (מאות ‪.)fps‬‬
‫‪4‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ - CMOS‬עקרונות פעולה‬
‫‪5‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ APS ,CMOS‬עקרונות פעולה‬
‫‪6‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ - CMOS‬עקרונות פעולה‬
‫‪7‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ - CMOS‬עקרונות פעולה‬
‫•‬
‫צריכת החשמל של חיישני ‪ CMOS‬נמוכה יותר‪ ,‬עד ‪1/10‬‬
‫מצריכת החשמל של ‪.CCD‬‬
‫•‬
‫בעבר‪ ,‬החסרון העיקרי היה רעש גבוה הנובע מן המגברים‬
‫הטרנזיסטוריים בכל אלמנט‪ .‬בעיה זו נפתרה בשנים האחרונות‪.‬‬
‫•‬
‫איכות השעתוק הצבעוני נמוכה מעט מיכולת ה‪.CCD -‬‬
‫•‬
‫לאור המגבלות‪ ,‬בעבר השתמשו בחיישני ‪ CMOS‬בעיקר‬
‫במצלמות פשוטות וזולות‪.‬‬
‫•‬
‫בשנים האחרונות חלה התקדמות רבה בשיפור ביצועי‬
‫ה‪ .CMOS -‬עקב כך הובאו לשוק מספר רב של מצלמות‬
‫מקצועיות וחצי מקצועיות המבוססות על חיישני ‪.CMOS‬‬
‫‪8‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ :CMOS, CCD‬מהירות קריאת המטענים‬
‫‪9‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ :CMOS, CCD‬מהירות קריאת המטענים‪:‬‬
‫שילוב עם מעבד כפול מהיר‬
‫‪10‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ :CMOS, CCD‬הבדלים במבנה‬
‫‪11‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ :CMOS, CCD‬הבדלים בצריכת חשמל‬
‫‪12‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪ :CMOS‬שילוב צילום סטילס עם וידאו‬
‫הודות לקצב הצילום והפריקה המהיר של חיישני ‪ CMOS‬ניתן‬
‫לצלם גם וידאו‪.‬‬
‫יכולת זו באה לידי ביטוי במצלמות ‪ DSLR‬ומצלמות וידאו‬
‫וקולנוע דיגיטלי המאפשרות צילום וידאו ברזולוציה של‬
‫‪( Full HD 1920X1080‬החל מ‪ )2008 -‬דרך ‪ )3996X2160( 4K‬עד‬
‫‪)Super High Vision, 7680X4320, 33.2MP( 8K‬‬
‫בחלק מן המצלמות ניתן לצלם תמונות סטילס ברזולוציה‬
‫המלאה של החיישן תוך כדי צילום וידאו‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪Camera On A Chip - CMOS‬‬
‫‪14‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪Camera On A Chip - CMOS‬‬
‫‪15‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪Camera On A Chip - CMOS‬‬
‫‪16‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪Camera On A Chip - CMOS‬‬
‫‪17‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪FSI, BSI – CMOS‬‬
‫‪:FSI‬‬
‫‪Front Side Illumination‬‬
‫התכנון הקלאסי‪ ,‬האור‬
‫מגיע לסיליקון לאחר‬
‫מעבר דרך שכבות‬
‫המתכת‪ .‬חסרונות‪ :‬זוית‬
‫כניסה צרה‪ ,‬אבדן אור‪.‬‬
‫‪:BSI‬‬
‫‪Back Side Illumination‬‬
‫האור מגיע מן הצד‬
‫האחורי של הפיקסל‪,‬‬
‫ישירות לסיליקון‪.‬‬
‫יתרונות‪ :‬זוית כניסה‬
‫רחבה‪ ,‬יעילות‬
‫קוואנטית גבוהה יותר‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪FSI, BSI – CMOS‬‬
‫‪19‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪FSI, BSI – CMOS‬‬
‫‪20‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪BSI – CMOS‬‬
‫ובשילוב עם שיטה‬
‫חדשה להסרת רעשים‬
‫ניתן להגיע ליכולת‬
‫צילום ב‪ ISO -‬גבוה עם‬
‫רעש נמוך‪.‬‬
‫כל המצלמות החדשות‬
‫של ‪ Sony‬כוללות‬
‫חיישנים בטכנולוגיה זו‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪BSI – CMOS‬‬
‫‪22‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪FSI, BSI – CMOS‬‬
‫חיישן ‪ BSI‬בטכנולוגיית ‪ Exmor R‬של ‪,Sony‬‬
‫גודל פיקסל ‪ 1.25‬מיקרון‪16.4MP ,‬‬
‫לטלפונים סלולריים‪.‬‬
‫מחיר כולל עדשה‪$145 :‬‬
‫הדגמת כושר ההפרדה לעומת‬
‫חיישן רגיל עם ‪5MP‬‬
‫הדגמת הרגישות הגבוהה לעומת חיישן‬
‫רגיל‬
‫‪23‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪CCD Vs. CMOS‬‬
‫‪24‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪CCD Vs. CMOS‬‬
‫תכונה‬
‫המרה מפוטון לאלקטרון‬
‫המרה ממטען למתח (אנלוגי)‬
‫הגברת האות‬
‫המרה ‪ A‬ל‪D -‬‬
‫האות היוצא מן החיישן‬
‫מורכבות החיישן‬
‫מורכבות המערכת‬
‫‪Fill Factor‬‬
‫רעש‬
‫מהירות הפעולה‬
‫מקורות מתח דרושים‬
‫צריכת חשמל‬
‫אפשרות לכיתוב ישיר ‪XY‬‬
‫תחום דינמי‬
‫אחידות הדמות‬
‫איכות השעתוק הצבעוני‬
‫ייצור‬
‫עלות‬
‫‪CCD‬‬
‫‪CMOS‬‬
‫מתרחשת בפיקסל‬
‫מתרחשת בכל פיקסל‬
‫מתרחשת בכל פיקסל‬
‫מתרחשת בחיישן‬
‫ביטים (דיגיטלי)‬
‫גבוהה (פוטודיודה‪ ,‬קבל‪ ,‬מגבר‪ ,‬מעגל(‬
‫נמוכה (חיישן)‬
‫נמוך‬
‫גבוה יותר (‪*)Fixed Pattern Noise +‬‬
‫גבוהה‬
‫מקור אחד‬
‫נמוכה‬
‫יש‬
‫מתרחשת בפיקסל‬
‫מתרחשת בחיישן‬
‫מתרחשת מחוץ לחיישן‬
‫מתרחשת מחוץ לחיישן‬
‫מתח (אנלוגי)‬
‫נמוכה (פוטודיודה‪ ,‬קבל)‬
‫גבוהה (חיישן‪ ,‬מעבדים‪ ,‬מעגל)‬
‫גבוה‬
‫נמוך יותר‬
‫נמוכה‬
‫רבים (לרכיבים השונים)‬
‫גבוהה‬
‫אין‬
‫זהה בחיישני ‪High End‬‬
‫זהה בחיישני ‪High End‬‬
‫זהה בחיישני ‪High End‬‬
‫בקווי יצור קיימים ליצור זיכרונות‬
‫בקווי יצור וציוד מיוחדים‬
‫נמוכה יותר‬
‫גבוהה יותר‬
‫* במצלמות ‪ DSLR‬עם חיישן ‪ CMOS‬הרעש זהה לקיים במצלמות ‪ DSLR‬עם חיישן ‪CCD‬‬
‫‪25‬‬
‫מיומנויות צילום וטכנולוגיה‪ ,‬גבי גולן ©‬
‫‪CCD Vs. CMOS‬‬
‫‪26‬‬