اوری پیشرفته سنسورهای CCD و CMOS ، امکان ساخت سازه‌های نیمه هادی دقیق‌تری را فراهم می‌آورد . به منظور کاهش هرچه بیشتر سنسورها از یک wafer ، به عنوان یک روند کلی ، اندازه سنسور و پیکسل‌ها کوچک می‌شود.
این امکان وجود دارد چرا که حساسیت پیکسل‌ها به طور فزاینده‌ای افزایش می‌یابد ، به همین اندازه عملکرد نویز الکترونیک نیز بهینه‌سازی می‌شود.
با توجه به محدودیت‌های فنی در این زمینه ، مقایسه دوربین‌هایی با سنسورهای مختلف و اندازه‌های پیکسل با همان رزولوشن مفید واقع خواهد شد ، بخصوص اگر:
- نور کمی وجود داشته باشد.
- تصاویر با نویز پایین با پاسخ تصویر داینامیک بالا مورد نیاز باشد.
- اندازه‌گیری دقیق انجام شود.
از نظر فنی سنسور بزرگتر با پیکسل بیشتر تقریبا در هر موردی انتخاب بهتری می‌باشد اما همیشه قیمت بالاتر می‌رود.
اندازه سنسورهای دوربین‌های مداربسته استاندارد
دوربین‌های کلاسیک machine vision به صورتی متفاوت دارای سنسورهایی بزرگ هستند که بسته به دوربین و رزولوشن مورد استفاده قرار می‌گیرند . بیشتر دوربین‌های دارای سنسورهای کوچکتر باC-mount و یا احتمالا CS mount اپتیک استفاده می‌شوند.
قطر واقعی لبه خارجی C-mount یک اینچ است ، به عنوان مثال ۲۵٫۴ میلی متر و لبه رزوه (thread pitch) 1/32 اینچ.
سنسورهای استفاده شده در دوربین‌های استاندارد به وضوح کوچکتر هستند و قطر تصویر آنها از محدوده ۴ تا ۱۶ میلی‌متر می‌باشد . اندازه سنسورها در واحد اینچ نشان داده شده است. سنسور ۱ اینچ دارای قطر ۱۶ میلی‌متر می‌باشد.
برای توضیح داده‌های سنسورهای CCD و CMOS فقط باید به گذشته بازگشت: پیکاپ تیوب‌های دوربین‌ها‌تا اواسط دهه ۱۹۸۰ استفاده می‌شد و از سنسورهای CCD یا CMOS که در اواخر دهه ۱۹۶۰ اختراع شده بودند، بسیار برتر بودند.
مبدل تصویر واقعی دوربین‌های تیوبی (tube camera) در یک لوله شیشه‌ای خلاء قرار گرفته بود و تیوب‌های مختلف پیکاپ ، به ترتیب با توجه به قطر بیرونی لامپ طبقه بندی شدند . قطر سطح حساس به نور درون لوله البته کمتر بود و حدود دو سوم قطر بیرونی را نشان می‌داد.
سنسورهای CCD معادل که قرار است جایگزین لوله‌های پرتو کاتودی باشند باید به طور دقیق این سطح را پوشش دهند. CCD سطح حساس به نور به یک لوله ۲/۱ اینچ مربوط است به همین دلیل سنسور ۲/۱ اینچ نامیده می‌شود حتی اگر با اندازه حسگر واقعی CCD مطابقت نداشته باشد.
دوربین‌های صنعتی معمولا از سنسورهای “۳/۱ در مورد رزولوشن ۴۸۰ x 640 پیکسل و دوربین‌هایی با رزولوشن ۱۰۲۴ x 1280 پیکسل به طور عمده از “۲/۱ استفاده می‌کنند. در رزولوشن کاملا پرطرفدار ۱۰۲۴ x 1280 پیکسل، اغلب از یک سنسور نسبتا بزرگتر با “۱٫۸ /۱با همان اندازه پیکسل استفاده می‌شود.
اندازه پیکسل سنسور CCD یا CMOS
در نتیجه‌ی مینیاتوریزه سازیسنسورها اندازه پیکسل کوچک و کوچکتر می‌شود. سنسورهای دوربین‌های مصرفی (۸ تا ۱۲ مگاپیکسلی) امروز دارای اندازه‌های پیکسل بیشتر از μm 1.7است، سطح نور فعال در هر پیکسل فقط حدود μm2 3 است. این امر باعث ایجاد نویز بسیار شدید سنسور در شرایط نوری مطلوب می‌شود. در کنترل کیفیت با استفاده از دوربین این مورد اصلا قابل قبول نیست.
دوربین‌های (C-mount) machine vision با رزولوشن‌های VGA تا ۲ مگاپیکسل به طور معمول دارای پیکسل‌های ۴٫۶ تا ۶٫۵ میکرون با سطوح نور فعال ۱۰ تا ۱۵ برابر بیشتر هستند و در نتیجه منجر به سیگنال‌های بهتری می‌شود . اگر به تصاویر با کمترین نویز و نتایج اندازه‌گیری دقیق نیاز دارید ترجیحا به دنبال پیکسل‌های سنسور بزرگ باشید، حتی اگر این دوربین‌ها گران‌تر باشند!
مزيت هاي سنسور CCD نسبت به سنسور CMOS عبارتند از :
حساسيت CCD به نور بیشتر از CMOS است . بنابراين عكس ها در شب (Night) و داخل خانه (indoor) در دوربينهاي CCD بهتر از CMOS است . CCD نويزپذيري بسيار كمي دارد اما CMOS به نويز تصوير (اختلال تصوير) بسيار حساس است , كه باعث شده يك پردازنده كامپيوتري مخصوص , جهت كاهش يا حذف نويز در دوربينهاي CMOS تعبيه شود بنابر اين زمان پردازش هر تصوير , طولاني تر از دوربين CCD خواهد بود .
مزيت هاي سنسورهاي CMOS نسبت به سنسور CCD عبارتند از :
-
CMOS در مقايسه باCCD مصرف انرژي كمتري دارد كه اين يك ويژگي مهم براي كاربران دوربين هاي ديجيتال است . اين دوربين ها در حدود 3/1 تا 10/1 دوربينهاي معادل CCD انرژي مصرف مي كنند .
-
تجهيزات الكترونيكي جانبي كه براي يك دوربين لازم است ميتواند به صورت مجتمع روي خود تراشه CMOS قرار داده شود . اما در مورد CCD به اين صورت نيست و اضافه كردن تجهيزات براي كنترل نوردهي و تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال به صورت جداگانه صورت ميگيرد . اين عامل باعث ميشود تا دوربين هاي مبتني بر CMOS ارزانتر ،كوچكتر و سبك تر ساخته شوند.
-
به علت تفاوت در ساختار الكترونيكي دوربين هاي CMOS ، مشكل نورگيري بيش از حد تصوير (Over exposure) كمتر به وجود مي آيد .
