مستشعر البكسل النشط

الموسوعة الحرة
مستشعر صور CMOS ذو البكسل النشط

مستشعر البكسل النشط ( APS ) هو مستشعر صور يحتوي على وحدة استشعار بكسل واحدة ، تتكون من كاشف ضوئي (عادةً ما يكون ثنائيًا ضوئيًا مثبتًا ) وترانزستور نشط واحد أو أكثر . [ 1 ] [ 2 ] تُستخدم مستشعرات APS في تقنيات الكاميرات الرقمية مثل كاميرات الهواتف المحمولة ، وكاميرات الويب ، ومعظم كاميرات الجيب الرقمية الحديثة، ومعظم كاميرات DSLR الرقمية ، وكاميرات العدسات القابلة للتبديل بدون مرآة (MILCs)، [ 3 ] والتصوير بدون عدسات ، على سبيل المثال، لخلايا الدم.

في مستشعر البكسل النشط المصنوع من أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)، تُستخدم ترانزستورات تأثير المجال (MOSFETs) كمضخمات . توجد أنواع مختلفة من مستشعرات البكسل النشط، بما في ذلك مستشعر NMOS المبكر ومستشعر CMOS الأكثر شيوعًا حاليًا ، والمعروف أيضًا باسم مستشعر CMOS . ظهرت مستشعرات CMOS كبديل لمستشعرات الصور CCD، وتفوقت عليها في المبيعات بحلول منتصف العقد الأول من الألفية الثانية.

يُستخدم مصطلح "مستشعر البكسل النشط" أيضًا للإشارة إلى مستشعر البكسل الفردي نفسه، وليس إلى مجموعة من هذه البكسلات، أي مستشعر الصورة. في هذه الحالة، يُطلق على مستشعر الصورة أحيانًا اسم " مستشعر البكسل النشط" [ 4 ] أو "مستشعر صورة البكسل النشط" [ 5 ] .

تاريخ

خلفية

أثناء بحثهما في تكنولوجيا أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)، اكتشف ويلارد بويل وجورج إي سميث أنه يمكن تخزين الشحنة الكهربائية على مكثف MOS صغير ، والذي أصبح اللبنة الأساسية لجهاز اقتران الشحنة (CCD) الذي اخترعاه في عام 1969. [ 6 ] [ 7 ]

كان أحد التحديات الرئيسية لتقنية CCD هو اعتمادها على نقل الشحنة المثالي تقريبًا أثناء القراءة. وقد نتج عن هذا القيد عدة عيوب: تحمل منخفض نسبيًا للإشعاع، وأداء ضعيف في ظروف الإضاءة المنخفضة، وصعوبات في تصنيع المصفوفات الكبيرة، وتكامل محدود مع الإلكترونيات المدمجة ، وانخفاض الكفاءة في درجات الحرارة المنخفضة، وقيود عند معدلات الإطارات العالية ، وتحديات في التصنيع باستخدام مواد غير السيليكون لتوسيع نطاق استجابة الطول الموجي. [ 1 ]

في مختبرات آر سي إيه ، اقترح فريق بحثي ضم بول ك. وايمر ، و دبليو إس بايك، وجي ساداسيف عام 1969 مستشعر صور ذي حالة صلبة مزود بدوائر مسح ضوئي باستخدام ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs)، مع استخدام غشاء موصل ضوئيًا للكاشف الضوئي . [ 8 ] [ 9 ] وفي عام 1981 ، عرض ريتشارد إف. ليون جهاز تصوير منخفض الدقة "رقمي في الغالب" من نوع MOSFET ذي القناة N (NMOS) مع تضخيم داخل البكسل، لتطبيق فأرة ضوئية . [ 10 ] وهناك نوع آخر من تقنيات مستشعرات الصور المرتبطة بمستشعر الصور المتقدم (APS) وهو مصفوفة المستوى البؤري بالأشعة تحت الحمراء الهجينة (IRFPA)، [ 1 ] المصممة للعمل في درجات حرارة منخفضة جدًا في طيف الأشعة تحت الحمراء . تتكون هذه الأجهزة من شريحتين متجاورتين: تحتوي إحداهما على عناصر كاشف مصنوعة من InGaAs أو HgCdTe ، بينما تُصنع الشريحة الأخرى عادةً من السيليكون وتُستخدم لقراءة الكواشف الضوئية. التاريخ الدقيق لنشأة هذه الأجهزة سري، لكنها كانت قيد الاستخدام بحلول منتصف الثمانينيات.

يُعدّ الصمام الثنائي الضوئي المُثبّت (PPD) عنصرًا أساسيًا في مستشعر CMOS الحديث . [ 2 ] وقد اخترعه نوبوكازو تيرانيشي وهيروميتسو شيراكي وياسوو إيشيهارا في شركة NEC عام 1980، [ 2 ] [ 11 ] ثم نُشرت نتائجه رسميًا من قِبل تيرانيشي وإيشيهارا بالتعاون مع أ. كوهونو وإ. أودا وك. أراي عام 1982، مع إضافة بنية مضادة للتوهج . [ 2 ] [ 12 ] يتميز الصمام الثنائي الضوئي المُثبّت ببنية كاشف ضوئي ذات تأخير منخفض ، وضوضاء منخفضة ، وكفاءة كمية عالية ، وتيار مظلم منخفض . وقد أطلق بي سي بيركي من شركة كوداك اسم "الصمام الثنائي الضوئي المُثبّت" (PPD) على بنية الكاشف الضوئي الجديدة التي اخترعها تيرانيشي في شركة NEC عام 1984. وفي عام 1987، بدأ دمج الصمام الثنائي الضوئي المُثبّت في معظم مستشعرات CCD، ليصبح عنصرًا أساسيًا في كاميرات الفيديو الإلكترونية الاستهلاكية ، ثم في الكاميرات الرقمية الثابتة . منذ ذلك الحين، تم استخدام PPD في جميع مستشعرات CCD تقريبًا، ثم في مستشعرات CMOS. [ 2 ]

مستشعر البكسل السلبي

كان مستشعر البكسل السلبي (PPS)، وهو نوع من مصفوفات الثنائيات الضوئية (PDA)، بمثابة النواة الأولى لمستشعر البكسل النشط (APS). [ 2 ] يتكون مستشعر البكسل السلبي من بكسلات سلبية تُقرأ دون تضخيم ، حيث يتكون كل بكسل من ثنائي ضوئي ومفتاح MOSFET . [ 13 ] في مصفوفة الثنائيات الضوئية، تحتوي البكسلات على وصلة pn ومكثف مدمج وترانزستورات MOSFET كترانزستورات اختيار . اقترح جي. ويكلر مصفوفة الثنائيات الضوئية عام 1968، قبل ظهور تقنية CCD. [ 1 ] شكل هذا الأساس لمستشعر البكسل السلبي (PPS)، [ 2 ] الذي احتوى على عناصر استشعار صور مزودة بترانزستورات اختيار داخل البكسل، والذي اقترحه بيتر جيه دبليو نوبل عام 1968، [ 14 ] [ 2 ] [ 8 ] وسافاس جي. تشامبرلين عام 1969. [ 15 ]

كانت مستشعرات البكسل السلبي قيد الدراسة كبديل صلب لأجهزة التصوير بالأنابيب المفرغة . استخدم مستشعر البكسل السلبي MOS مفتاحًا بسيطًا في البكسل لقراءة الشحنة المدمجة في الصمام الثنائي الضوئي. [ 16 ] رُتبت البكسلات في بنية ثنائية الأبعاد، مع سلك تمكين مشترك بين البكسلات في الصف نفسه، وسلك إخراج مشترك بين الأعمدة. يوجد ترانزستور في نهاية كل عمود. عانت مستشعرات البكسل السلبي من العديد من القيود، مثل الضوضاء العالية ، وبطء القراءة، وعدم قابلية التوسع . كانت مصفوفات الصمامات الثنائية الضوئية المبكرة (الستينيات والسبعينيات) المزودة بترانزستورات اختيار داخل كل بكسل، بالإضافة إلى دوائر مُضاعِف الإشارات المدمجة ، كبيرة الحجم بشكل غير عملي. كما شكلت ضوضاء مصفوفات الصمامات الثنائية الضوئية عائقًا أمام الأداء، حيث أدت سعة ناقل قراءة الصمام الثنائي الضوئي إلى زيادة مستوى ضوضاء القراءة. لم يكن بالإمكان استخدام تقنية أخذ العينات المزدوجة المترابطة (CDS) مع مصفوفة الثنائيات الضوئية بدون ذاكرة خارجية . لم يكن من الممكن تصنيع مستشعرات البكسل النشط بحجم بكسل عملي في سبعينيات القرن الماضي، نظرًا لمحدودية تقنية الطباعة الحجرية الدقيقة آنذاك. [ 1 ] ولأن عملية تصنيع أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) كانت متغيرة للغاية، ولأن ترانزستورات MOS كانت تتميز بخصائص تتغير بمرور الوقت ( عدم استقرار جهد العتبة )، فقد كان تشغيل مجال الشحنة في مستشعرات CCD أكثر قابلية للتصنيع وأعلى أداءً من مستشعرات البكسل السلبي MOS.

مستشعر البكسل النشط

يتكون مستشعر البكسل النشط من بكسلات نشطة، يحتوي كل منها على مُضخِّم واحد أو أكثر من مُضخِّمات MOSFET التي تُحوِّل الشحنة الضوئية إلى جهد، وتُضخِّم جهد الإشارة، وتُقلِّل التشويش. [ 13 ] اقترح بيتر نوبل مفهوم جهاز البكسل النشط عام 1968. وقد ابتكر مصفوفات مستشعرات مزودة بمُضخِّمات قراءة MOS نشطة لكل بكسل، في التكوين الحديث ثلاثي الترانزستورات: بنية الثنائي الضوئي المدفون، وترانزستور الاختيار، ومُضخِّم MOS. [ 17 ] [ 14 ]

طُبِّق مفهوم البكسل النشط بتقنية MOS في جهاز تعديل الشحنة (CMD) من قِبَل شركة أوليمبوس في اليابان خلال منتصف ثمانينيات القرن الماضي. وقد أُتيح ذلك بفضل التطورات في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات MOSFET ، حيث وصل تصغير حجم MOSFET إلى مستويات أصغر من الميكرون، ثم إلى مستويات أقل من الميكرون خلال الفترة من ثمانينيات القرن الماضي وحتى أوائل تسعينياته. [ 1 ] [ 18 ] صُنِّع أول مستشعر بكسل نشط بتقنية MOS بواسطة فريق تسوتومو ناكامورا في أوليمبوس عام 1985. وقد صاغ ناكامورا مصطلح مستشعر البكسل النشط (APS) أثناء عمله على مستشعر البكسل النشط بتقنية CMD في أوليمبوس. [ 19 ] تميز جهاز التصوير بتقنية CMD ببنية APS عمودية، مما يزيد من عامل التعبئة (أو يقلل من حجم البكسل) عن طريق تخزين شحنة الإشارة أسفل ترانزستور NMOS للإخراج. وسرعان ما حذت شركات أشباه الموصلات اليابانية الأخرى حذوها، حيث طورت مستشعرات البكسل النشط الخاصة بها خلال الفترة من أواخر ثمانينيات القرن الماضي وحتى أوائل تسعينياته. بين عامي 1988 و1991، طورت شركة توشيبا مستشعر " ترانزستور السطح العائم ذو البوابة المزدوجة "، والذي يتميز ببنية APS جانبية، حيث تحتوي كل بكسل على بوابة ضوئية MOS ذات قناة مدفونة ومضخم خرج PMOS . وبين عامي 1989 و1992، طورت شركة كانون مستشعر الصورة المخزنة بالقاعدة (BASIS)، والذي يستخدم بنية APS رأسية مشابهة لمستشعر أوليمبوس، ولكن باستخدام ترانزستورات ثنائية القطب بدلاً من MOSFETs. [ 1 ]

في أوائل التسعينيات، بدأت الشركات الأمريكية بتطوير مستشعرات البكسل النشطة MOS العملية. في عام 1991، طورت شركة تكساس إنسترومنتس مستشعر CMD الضخم (BCMD)، الذي تم تصنيعه في فرع الشركة الياباني، وكان له بنية APS عمودية مشابهة لمستشعر Olympus CMD، ولكنه كان أكثر تعقيدًا ويستخدم ترانزستورات PMOS بدلاً من NMOS. [ 2 ]

مستشعر CMOS

بحلول أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات، ترسخت تقنية CMOS كعملية تصنيع أشباه موصلات مستقرة ومضبوطة بدقة ، وأصبحت العملية الأساسية لمعظم الدوائر المنطقية والمعالجات الدقيقة . وشهد استخدام مستشعرات البكسل السلبي انتعاشًا ملحوظًا في تطبيقات التصوير منخفضة التكلفة، [ 20 ] بينما بدأ استخدام مستشعرات البكسل النشط في تطبيقات عالية الأداء ومنخفضة الدقة، مثل محاكاة شبكية العين [ 21 ] وكواشف الجسيمات عالية الطاقة. ومع ذلك، استمرت مستشعرات CCD في التمتع بضوضاء زمنية وضوضاء نمط ثابتة أقل بكثير، وظلت التقنية السائدة في التطبيقات الاستهلاكية مثل كاميرات الفيديو ، وكذلك في كاميرات البث ، حيث حلت محل أنابيب كاميرات الفيديو .

نموذج أولي مبكر لمختبر الدفع النفاث التابع لناسا CMOS-APS

طُوِّر مستشعر البكسل النشط بتقنية CMOS، وهو نوع من مستشعرات الصور المصنوعة من أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS) ، من قِبَل شركة ميتسوبيشي إلكتريك عام 1992 [ 22 ] ومختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا عام 1993 [ 23 ]. وقد جاء هذا المستشعر بعد مستشعرات البكسل النشط التي طُوِّرت باستخدام تقنية PMOS في اليابان بواسطة شركة توشيبا. يتميز مستشعر البكسل النشط ببنية جانبية مشابهة لمستشعر توشيبا، ولكنه صُنع باستخدام ترانزستورات CMOS بدلاً من ترانزستورات PMOS [ 1 ] . وكان أول مستشعر CMOS مزود بتقنية نقل الشحنة داخل البكسل [ 2 ] .

في عام 1999، أعلنت شركة هيونداي للإلكترونيات عن الإنتاج التجاري لمستشعر صور CMOS ملون بدقة 800 × 600 يعتمد على بكسل 4T مع ثنائي ضوئي مثبت عالي الأداء مع محولات تناظرية رقمية مدمجة ومصنعة في  عملية DRAM أساسية 0.5 ميكرومتر.

وجدت مستشعرات CMOS من شركة فوتوبيت طريقها إلى كاميرات الويب المصنعة من قبل شركتي لوجيتك وإنتل ، قبل أن تستحوذ عليها شركة مايكرون تكنولوجي عام 2001. في البداية، هيمنت الشركات الأمريكية المصنعة، مثل مايكرون وأومنيفيجن، على سوق مستشعرات CMOS، مما سمح للولايات المتحدة باستعادة جزء من سوق مستشعرات الصور من اليابان لفترة وجيزة، قبل أن تهيمن اليابان وكوريا الجنوبية والصين على هذا السوق في نهاية المطاف. [ 24 ] وقد طُوّر مستشعر CMOS بتقنية PPD بشكل أكبر على يد آر إم غايداش عام 1997، وك. يونيموتو وهـ. سومي عام 2000، وإ. إينوي عام 2003. أدى ذلك إلى تحقيق مستشعرات CMOS أداءً تصويريًا يضاهي أداء مستشعرات CCD، بل ويتفوق عليها لاحقًا. [ 2 ]

بحلول عام 2000، تم استخدام مستشعرات CMOS في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الكاميرات منخفضة التكلفة، وكاميرات الكمبيوتر الشخصي ، والفاكس ، والوسائط المتعددة ، والأمن ، والمراقبة ، وهواتف الفيديو . [ 25 ]

مع ظهور الفيديو عالي الوضوح (HD)، تحوّلت صناعة الفيديو إلى كاميرات CMOS، إذ يتطلب العدد الكبير من البكسلات استهلاكًا أعلى بكثير للطاقة مع مستشعرات CCD، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها واستنزاف البطاريات. [ 24 ] في عام 2007، طرحت سوني مستشعرات CMOS تجاريًا مزودة بدائرة تحويل تناظري/رقمي عمودية أصلية، لتحقيق أداء سريع ومنخفض التشويش، تبعتها في عام 2009 مستشعر CMOS ذو الإضاءة الخلفية (مستشعر BI)، الذي يتميز بضعف حساسية مستشعرات الصور التقليدية. [ 26 ]

كان لمستشعرات CMOS أثر ثقافي كبير، إذ أدت إلى انتشار واسع النطاق للكاميرات الرقمية والهواتف المزودة بكاميرات ، مما عزز صعود وسائل التواصل الاجتماعي وثقافة السيلفي ، وأثر على الحركات الاجتماعية والسياسية حول العالم. [ 24 ] بحلول عام 2007، تجاوزت مبيعات مستشعرات CMOS ذات البكسل النشط مبيعات مستشعرات CCD، حيث استحوذت مستشعرات CMOS على 54% من سوق مستشعرات الصور العالمي آنذاك. وبحلول عام 2012، زادت حصة مستشعرات CMOS إلى 74% من السوق. وفي عام 2017، بلغت نسبة مبيعات مستشعرات CMOS 89% من مبيعات مستشعرات الصور العالمية. [ 27 ] في السنوات الأخيرة، امتدت تقنية مستشعرات CMOS إلى التصوير الفوتوغرافي متوسط ​​التنسيق، وكانت شركة Phase One أول من أطلق ظهرًا رقميًا متوسط ​​التنسيق مزودًا بمستشعر CMOS من صنع سوني.

في عام ٢٠١٢، قدمت سوني مستشعر CMOS BI المكدس . [ ٢٦ ] وقد شهدت صناعة مستشعرات الصور العديد من الأبحاث الجارية، من بينها مستشعر الصور الكمومي (QIS)، الذي قد يُحدث نقلة نوعية في طريقة التقاط الصور في الكاميرات. يهدف مستشعر QIS إلى عدّ كل فوتون يصطدم بالمستشعر، وتوفير دقة تتراوح بين أقل من مليون إلى مليار عنصر ضوئي متخصص (يُسمى "جِت") لكل مستشعر، وقراءة مستويات بت الجِت مئات أو آلاف المرات في الثانية، مما ينتج عنه تيرابت/ثانية من البيانات. لا تزال فكرة مستشعر QIS في مراحلها الأولى، وقد لا تُصبح واقعًا أبدًا نظرًا للتعقيد غير الضروري المطلوب لالتقاط الصورة. [ ٢٨ ]

يُعرف بويد فاولر من شركة أومني فيجن بإسهاماته في تطوير مستشعرات الصور CMOS. تشمل إسهاماته أول مستشعر صور CMOS رقمي بكسل في عام 1994؛ وأول مستشعر صور CMOS خطي علمي بضوضاء قراءة RMS أحادية الإلكترون في عام 2003؛ وأول مستشعر صور CMOS متعدد الميغابكسل بمساحة علمية بنطاق ديناميكي عالٍ (86  ديسيبل)، وقراءة سريعة (100 إطار/ثانية)، وضوضاء قراءة منخفضة للغاية (1.2 إلكترون RMS) (sCMOS) في عام 2010. كما حصل على براءة اختراع لأول مستشعر صور CMOS لأشعة الأسنان داخل الفم بزوايا مشطوفة لراحة أفضل للمريض. [ 29 ] [ 30 ]

بحلول أواخر العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، حلت مستشعرات CMOS محل مستشعرات CCD إلى حد كبير، إن لم يكن كلياً، وذلك لأن مستشعرات CMOS لا يمكن تصنيعها فقط في خطوط إنتاج أشباه الموصلات الحالية، مما يقلل التكاليف، بل إنها تستهلك طاقة أقل أيضاً، على سبيل المثال لا الحصر. ( انظر أدناه )

HV-CMOS

أجهزة HV-CMOS هي حالة خاصة من مستشعرات CMOS العادية، تُستخدم في تطبيقات الجهد العالي (لكشف الجسيمات عالية الطاقة ) مثل مصادم الهادرونات الكبير في سيرن، حيث يلزم جهد انهيار عالٍ يصل إلى 30-120 فولت تقريبًا. مع ذلك، لا تُستخدم هذه الأجهزة في عمليات التبديل ذات الجهد العالي. تُصنع أجهزة HV-CMOS عادةً من خلال  منطقة استنزاف مطعمة بالنوع n بعمق 10 ميكرومتر تقريبًا (بئر n) لترانزستور على ركيزة رقاقة من النوع p . [ 31 ]

مقارنة بأجهزة CCD

تُعالج وحدات البكسل APS مشكلات السرعة وقابلية التوسع التي تواجهها مستشعرات البكسل السلبي. فهي تستهلك طاقة أقل من مستشعرات CCD، وتتميز بتأخر أقل في الصورة، وتتطلب مرافق تصنيع أقل تخصصًا. على عكس مستشعرات CCD، يمكن لمستشعرات APS دمج وظيفة مستشعر الصورة ووظائف معالجة الصور ضمن نفس الدائرة المتكاملة . وقد وجدت مستشعرات APS أسواقًا في العديد من التطبيقات الاستهلاكية، وخاصة كاميرات الهواتف . كما استُخدمت في مجالات أخرى، بما في ذلك التصوير الشعاعي الرقمي ، والتقاط الصور فائق السرعة في المجال العسكري، وكاميرات المراقبة ، والفأرات الضوئية . ومن بين الشركات المصنعة: Aptina Imaging (شركة مستقلة انبثقت عن Micron Technology ، التي استحوذت على Photobit عام 2001)، و Canon ، وSamsung ، و STMicroelectronics ، وToshiba ، و OmniVision Technologies ، وSony ، و Foveon ، وغيرها. تُعد مستشعرات APS من نوع CMOS مناسبة عادةً للتطبيقات التي تُعد فيها التغليف وإدارة الطاقة والمعالجة على الشريحة من العوامل المهمة. وتُستخدم مستشعرات CMOS على نطاق واسع، بدءًا من التصوير الرقمي عالي الجودة وصولًا إلى كاميرات الهواتف المحمولة.

مزايا تقنية CMOS مقارنة بتقنية CCD

ازدهار في صورة CCD

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لمستشعر CMOS في أنه عادةً ما يكون أقل تكلفة في الإنتاج من مستشعر CCD، حيث يمكن دمج عناصر التقاط الصور واستشعارها على نفس الدائرة المتكاملة، مما يتطلب بنية أبسط. [ 32 ]

كما أن مستشعر CMOS يتمتع عادةً بتحكم أفضل في التوهج (أي تسرب الشحنة الضوئية من بكسل معرض للضوء بشكل مفرط إلى بكسلات أخرى قريبة).

في أنظمة الكاميرات ثلاثية المستشعرات التي تستخدم مستشعرات منفصلة لفصل مكونات الصورة الحمراء والخضراء والزرقاء بالتزامن مع موشورات تقسيم الشعاع، يمكن أن تكون مستشعرات CMOS الثلاثة متطابقة، بينما تتطلب معظم موشورات التقسيم أن يكون أحد مستشعرات CCD صورة معكوسة للمستشعرين الآخرين لقراءة الصورة بترتيب متوافق. وعلى عكس مستشعرات CCD، تتميز مستشعرات CMOS بإمكانية عكس عناوين عناصر المستشعر. وتوجد مستشعرات CMOS بسرعة فيلم تصل إلى 4 ملايين ISO. [ 33 ]

عيوب تقنية CMOS مقارنة بتقنية CCD

تشوه ناتج عن غالق دوار. من المفترض أن تشكل الشفرتان خطًا مستقيمًا واحدًا، وهو ما لا يحدث مع الشفرة الأقرب. ويعود هذا التأثير المبالغ فيه إلى انخفاض الموضع البصري للشفرة الأقرب في الإطار بالتزامن مع قراءة الإطار التدريجية.

بما أن مستشعر CMOS يلتقط عادةً صفًا واحدًا في كل مرة خلال 1/60 أو 1/50 من الثانية تقريبًا (بحسب معدل التحديث)، فقد ينتج عن ذلك تأثير الغالق الدوار ، حيث تكون الصورة مشوهة (مائلة إلى اليسار أو اليمين، حسب اتجاه حركة الكاميرا أو الهدف). على سبيل المثال، عند تتبع سيارة تتحرك بسرعة عالية، لن تتشوه السيارة، لكن الخلفية ستظهر مائلة. أما مستشعر CCD لنقل الإطارات أو مستشعر CMOS ذو "الغالق العالمي" فلا يعاني من هذه المشكلة؛ بل يلتقط الصورة كاملةً دفعة واحدة في مخزن الإطارات.

لطالما تميزت مستشعرات CCD بقدرتها على التقاط صور ذات تشويش أقل . [ 34 ] ومع تطور تقنية CMOS، تلاشت هذه الميزة بحلول عام 2020، حيث أصبحت مستشعرات CMOS الحديثة قادرة على التفوق على مستشعرات CCD. [ 35 ]

تشغل الدوائر النشطة في وحدات البكسل بتقنية CMOS مساحةً على السطح غير حساسة للضوء، مما يقلل من كفاءة كشف الفوتونات في الجهاز ( يمكن التخفيف من هذه المشكلة باستخدام العدسات الدقيقة والمستشعرات ذات الإضاءة الخلفية ). لكن مستشعر CCD لنقل الإطارات يحتوي أيضًا على نصف المساحة غير الحساسة تقريبًا لعقد تخزين الإطارات، لذا فإن المزايا النسبية تعتمد على أنواع المستشعرات التي تتم مقارنتها.

بنيان

بكسل

مستشعر بكسل نشط بثلاثة ترانزستورات

تتكون بكسل CMOS APS القياسي من كاشف ضوئي ( ثنائي ضوئي مثبت ) [ 2 ] ، ومشتت ضوئي عائم ، وخلية 4T التي تتألف من أربعة ترانزستورات CMOS (أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية ) ، بما في ذلك بوابة نقل ، وبوابة إعادة ضبط، وبوابة اختيار، وترانزستور قراءة تابع المصدر. [ 36 ] استُخدم الثنائي الضوئي المثبت في الأصل في أجهزة CCD ذات النقل بين الخطوط نظرًا لانخفاض تياره المظلم واستجابته الجيدة للون الأزرق، وعند اقترانه ببوابة النقل، يسمح بنقل الشحنة بالكامل من الثنائي الضوئي المثبت إلى المشتت الضوئي العائم (المتصل بدوره ببوابة ترانزستور القراءة)، مما يلغي التأخير. يمكن أن يوفر استخدام نقل الشحنة داخل البكسل ضوضاء أقل من خلال تمكين استخدام أخذ العينات المزدوجة المترابطة (CDS). لا يزال بكسل Noble 3T يُستخدم أحيانًا نظرًا لأن متطلبات تصنيعه أقل تعقيدًا. تتكون بكسل 3T من نفس عناصر بكسل 4T باستثناء بوابة النقل والثنائي الضوئي. يعمل ترانزستور إعادة الضبط، M rst ، كمفتاح لإعادة ضبط الانتشار العائم إلى V RST ، والذي يُمثل في هذه الحالة ببوابة ترانزستور M sf . عند تشغيل ترانزستور إعادة الضبط، يتصل الثنائي الضوئي فعليًا بمصدر الطاقة V RST ، مما يؤدي إلى مسح جميع الشحنات المتراكمة. ولأن ترانزستور إعادة الضبط من النوع n ، فإن البكسل يعمل في وضع إعادة الضبط الناعم. يعمل ترانزستور القراءة، M sf ، كمُخزن مؤقت (وتحديدًا، مُتابع مصدر )، وهو مُضخم يسمح بمراقبة جهد البكسل دون إزالة الشحنة المتراكمة. عادةً ما يكون مصدر طاقته، V DD ، مُرتبطًا بمصدر طاقة ترانزستور إعادة الضبط V RST . يسمح ترانزستور الاختيار، M sel ، بقراءة صف واحد من مصفوفة البكسل بواسطة إلكترونيات القراءة. توجد ابتكارات أخرى للبكسلات، مثل بكسلات 5T و6T. وبإضافة ترانزستورات إضافية، يصبح من الممكن استخدام وظائف مثل الغالق العالمي، بدلاً من الغالق الدوار الأكثر شيوعًا . ولزيادة كثافة البكسلات، يمكن استخدام بنى أخرى مثل القراءة المشتركة للصفوف، والقراءة المشتركة رباعية الاتجاهات، والقراءة المشتركة ثمانية الاتجاهات. ومن بين أنواع البكسل النشط 3T، مستشعر Foveon X3 الذي ابتكره ديك ميريل . في هذا الجهاز، تُكدس ثلاث ثنائيات ضوئية فوق بعضها البعض باستخدام تقنيات التصنيع المستوية.يحتوي كل ثنائي ضوئي على دائرة ثلاثية خاصة به. تعمل كل طبقة لاحقة كمرشح للطبقة التي تليها، مما يؤدي إلى تغيير طيف الضوء الممتص في الطبقات اللاحقة. ومن خلال تحليل استجابة كل كاشف متعدد الطبقات، يمكن إعادة بناء إشارات الأحمر والأخضر والأزرق.

المصفوفة

تُرتّب مصفوفة ثنائية الأبعاد نموذجية من البكسلات في صفوف وأعمدة. تتشارك البكسلات في صف معين خطوط إعادة الضبط، بحيث يُعاد ضبط الصف بأكمله في كل مرة. كما تُربط خطوط اختيار الصف لكل بكسل في الصف معًا. وتُربط مخرجات كل بكسل في أي عمود معًا. ولأن صفًا واحدًا فقط يُختار في كل مرة، فلا يحدث تنافس على خط الإخراج. وعادةً ما تكون دوائر التضخيم الإضافية على أساس الأعمدة.

مقاس

غالبًا ما يتم تحديد حجم مستشعر البكسل من حيث الارتفاع والعرض، ولكن أيضًا من حيث التنسيق البصري .

الهياكل الجانبية والرأسية

يوجد نوعان من هياكل مستشعرات البكسل النشطة (APS)، وهما مستشعر البكسل النشط الجانبي ومستشعر البكسل النشط العمودي. [ 1 ] يُعرّف إريك فوسوم مستشعر البكسل النشط الجانبي على النحو التالي:

يُعرَّف هيكل APS الجانبي بأنه هيكل يُستخدم فيه جزء من مساحة البكسل للكشف الضوئي وتخزين الإشارة، بينما يُستخدم الجزء الآخر للترانزستور (أو الترانزستورات) النشطة. وتكمن ميزة هذا النهج، مقارنةً بهيكل APS المتكامل رأسيًا، في بساطة عملية التصنيع وتوافقه العالي مع أحدث تقنيات تصنيع أجهزة CMOS وCCD. [ 1 ]

يُعرّف فوسوم نظام الحماية المتقدم العمودي على النحو التالي:

تعمل بنية APS العمودية على زيادة عامل التعبئة (أو تقليل حجم البكسل) عن طريق تخزين شحنة الإشارة أسفل ترانزستور الإخراج. [ 1 ]

ترانزستورات الأغشية الرقيقة

مستشعر بكسل نشط/سلبي ثنائي الترانزستور

في تطبيقات مثل التصوير الرقمي بالأشعة السينية واسع النطاق، يمكن استخدام ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs) في بنية APS. مع ذلك، ونظرًا لكبر حجم ترانزستورات الأغشية الرقيقة وانخفاض كسب ناقليتها مقارنةً بترانزستورات CMOS، فمن الضروري تقليل عدد ترانزستورات الأغشية الرقيقة على البكسل للحفاظ على دقة الصورة وجودتها عند مستوى مقبول. وقد أظهرت بنية APS/PPS ثنائية الترانزستورات نتائج واعدة في تطبيقات APS باستخدام ترانزستورات الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور . في بنية APS ثنائية الترانزستورات الموضحة على اليمين، يُستخدم TAMP كمضخم تبديل يدمج وظائف كل من Msf و Msel في بنية APS ثلاثية الترانزستورات. ينتج عن ذلك انخفاض في عدد الترانزستورات لكل بكسل، بالإضافة إلى زيادة كسب ناقلية البكسل. [ 37 ] هنا، Cpix هي سعة تخزين البكسل، وتُستخدم أيضًا لربط نبضة التوجيه "Read" ببوابة TAMP سعويًا للتبديل بين حالتي التشغيل والإيقاف. تعمل دوائر قراءة البكسل هذه بشكل أفضل مع كاشفات الموصلات الضوئية ذات السعة المنخفضة مثل السيلينيوم غير المتبلور .

أشكال التصميم المختلفة

تم اقتراح وتصنيع العديد من تصميمات البكسل المختلفة. يستخدم البكسل القياسي أقل عدد ممكن من الأسلاك وأقل عدد ممكن من الترانزستورات، مع تكثيفها قدر الإمكان، وذلك ليكون بكسلًا نشطًا. من المهم أن تشغل الدوائر النشطة في البكسل أقل مساحة ممكنة لإتاحة مساحة أكبر لكاشف الضوء. يؤدي ارتفاع عدد الترانزستورات إلى انخفاض عامل التعبئة، أي النسبة المئوية لمساحة البكسل الحساسة للضوء. يمكن التضحية بحجم البكسل مقابل خصائص مرغوبة مثل تقليل التشويش أو تقليل تأخر الصورة. يُعد التشويش مقياسًا لدقة قياس الضوء الساقط. يحدث التأخر عندما تبقى آثار إطار سابق في الإطارات اللاحقة، أي عندما لا تتم إعادة ضبط البكسل بالكامل. تباين تشويش الجهد في بكسل إعادة الضبط الناعم (المنظم بجهد البوابة) هوVن2=كتي/2ج{\displaystyle V_{n}^{2}=kT/2C}لكن تأخر الصورة والتشويش ذو النمط الثابت قد يمثلان مشكلة. في الإلكترونات ذات الجذر التربيعي المتوسط، يكون التشويششمالهـ=كتيج/2q{\displaystyle N_{e}={\frac {\sqrt {kTC/2}}{q}}}.

إعادة الضبط الكامل: ينتج عن إعادة ضبط البكسل بالكامل ضوضاء جونسون-نايكويست على الثنائي الضوئي لـVن2=كتي/ج{\displaystyle V_{n}^{2}=kT/C}أوشمالهـ=كتيجq{\displaystyle N_{e}={\frac {\sqrt {kTC}}{q}}}لكنها تمنع تأخر الصورة، وهو حل وسط مرغوب فيه أحيانًا. إحدى طرق استخدام إعادة الضبط الكامل هي استبدال M rst بترانزستور من النوع p وعكس قطبية إشارة RST. يقلل وجود جهاز من النوع p من عامل التعبئة، نظرًا للحاجة إلى مساحة إضافية بين أجهزة p و n؛ كما أنه يلغي إمكانية استخدام ترانزستور إعادة الضبط كمصرف مضاد للتوهج، وهي ميزة شائعة الاستخدام في ترانزستور FET لإعادة الضبط من النوع n. طريقة أخرى لتحقيق إعادة الضبط الكامل، باستخدام ترانزستور FET من النوع n، هي خفض جهد V RST بالنسبة لجهد التشغيل لـ RST. قد يؤدي هذا الخفض إلى تقليل هامش الأمان، أو سعة شحن البئر الكامل، ولكنه لا يؤثر على عامل التعبئة، إلا إذا تم توجيه V DD على سلك منفصل بجهده الأصلي.

مزيج من إعادة الضبط الصلبة والناعمة

تجمع تقنيات مثل إعادة الضبط المُفرّغة، وإعادة الضبط الوهمية، وإعادة الضبط من الصلبة إلى الناعمة، بين إعادة الضبط الناعمة والصلبة. تختلف تفاصيل هذه الطرق، لكن الفكرة الأساسية واحدة. أولًا، تُجرى إعادة ضبط صلبة، مما يُزيل تأخر الصورة. ثم تُجرى إعادة ضبط ناعمة، مما يُؤدي إلى إعادة ضبط منخفضة التشويش دون إضافة أي تأخير. [ 38 ] تتطلب إعادة الضبط الوهمية فصل V<sub> RST </sub> عن V <sub>DD</sub> ، بينما تُضيف التقنيتان الأخريان دوائر أعمدة أكثر تعقيدًا. تحديدًا، تُضيف كل من إعادة الضبط الوهمية وإعادة الضبط من الصلبة إلى الناعمة ترانزستورات بين مصادر طاقة البكسل وV<sub> DD</sub> الفعلي . والنتيجة هي هامش ديناميكي أقل، دون التأثير على عامل التعبئة.

إعادة الضبط النشط

يُعدّ تصميم البكسل ذو إعادة الضبط النشط تصميمًا أكثر جذرية. إذ يُمكن أن تُؤدي إعادة الضبط النشطة إلى مستويات ضوضاء أقل بكثير. لكنّ المقابل هو نظام إعادة ضبط مُعقّد، بالإضافة إلى بكسل أكبر حجمًا أو دوائر إضافية على مستوى الأعمدة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 فوسوم، إريك ر. (12 يوليو 1993). "مستشعرات البكسل النشطة: هل أصبحت أجهزة CCD من الماضي؟". في: بلوك، مورلي م. (محرر). أجهزة اقتران الشحنة ومستشعرات الحالة الصلبة البصرية III . وقائع SPIE. المجلد  1900. الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات. الصفحات 2-14 . Bibcode : 1993SPIE.1900....2F . CiteSeerX 10.1.1.408.6558 . doi : 10.1117/12.148585 . S2CID 10556755 .   
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 فوسوم، إريك ر .؛ هوندونغوا، د.ب. (2014). "مراجعة للثنائي الضوئي المثبت لمستشعرات الصور CCD وCMOS" . مجلة IEEE لجمعية أجهزة الإلكترونيات . 2 (3): 33-43 . Bibcode : 2014IJEDS...2...33F . doi : 10.1109/JEDS.2014.2306412 .
  3. ↑ "مستشعرات الكاميرا: ما هي وكيف تعمل؟ | مركز فوجي فيلم للتعريض الضوئي - الولايات المتحدة الأمريكية" . www.fujifilm-x.com . 25 يوليو 2023. تاريخ الاطلاع: 31 أغسطس 2025 .
  4. ↑ زيمرمان، هورست (2000). الإلكترونيات الضوئية السيليكونية المتكاملة . سبرينغر. ISBN 978-3-540-66662-2.
  5. ↑ US 6133563 ، كلارك، لورانس تي.؛ بيلي، مارك أ. وهوفمان ، إريك جيه.، "خلية استشعار تحتوي على دائرة تشبع ناعمة"، نُشرت في 17-10-2000، مُخصصة لشركة إنتل. 
  6. ↑ ويليامز، جيه بي (2017). ثورة الإلكترونيات: ابتكار المستقبل . سبرينغر. ص 245. ISBN  978-3-319-49088-5.
  7. ↑ سزي، سيمون مين ؛ لي، مينغ كوي (مايو 2012). "مكثف MOS وموسفت" . أجهزة أشباه الموصلات: الفيزياء والتكنولوجيا . جون وايلي وأولاده . ISBN 978-0-470-53794-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2019 .
  8. 1 2 أوتا، جون (2017). مستشعرات الصور الذكية بتقنية CMOS وتطبيقاتها . مطبعة CRC . ص 2. ISBN  9781420019155.
  9. ↑ بول ك. وايمر ؛ دبليو إس بايك؛ جي. ساداسيف؛ إف في شالكروس؛ إل. ميراي-هورفاث (مارس 1969). "مستشعرات فسيفساء متعددة العناصر ذاتية المسح". مجلة IEEE Spectrum . 6 (3): 52-65 . Bibcode : 1969ITED...16..240W . doi : 10.1109/MSPEC.1969.5214004 . S2CID 51669416 . 
  10. ↑ ليون، ريتشارد ف. (أغسطس 1981). "الفأرة الضوئية، ومنهجية معمارية لأجهزة الاستشعار الرقمية الذكية" (ملف PDF) . في: إتش تي كونغ؛ آر. سبرول؛ جي. ستيل (محررون). مؤتمر جامعة كارنيجي ميلون حول هياكل VLSI والحسابات . بيتسبرغ: مطبعة علوم الحاسوب. الصفحات 1-19 . doi : 10.1007/978-3-642-68402-9_1 . ISBN  978-3-642-68404-3. S2CID 60722329 . 
  11. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 4,484,210: جهاز تصوير ذو حالة صلبة يتميز بانخفاض تأخير الصورة
  12. ^ تيرانيشي، ن . كوهونو، أ؛ ايشيهارا، Y.؛ أودا، إي. أراي، ك. (1982). “لا يوجد هيكل ثنائي ضوئي لتأخر الصورة في مستشعر الصور CCD بين الخطوط”. 1982 الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية . الصفحات من 324 إلى 327. دوى : 10.1109/IEDM.1982.190285 . او سي ال سي 5872168293 . S2CID 44669969 .   
  13. 1 2 كوزلوفسكي، إل جيه؛ لو، جيه؛ كلاينهاينز، دبليو إي؛ ليو، تي. (14 سبتمبر 1998). باين، بيدابراتا؛ لومهايم، تيرينس إس. (محررون). "مقارنة بين مخططات البكسل السلبية والفعالة لأجهزة التصوير المرئي CMOS". إلكترونيات قراءة الأشعة تحت الحمراء IV . 3360 : 101-110 . Bibcode : 1998SPIE.3360..101K . doi : 10.1117/12.584474 . S2CID 123351913 . 
  14. 1 2 بيتر جيه دبليو نوبل (أبريل 1968). "مصفوفات كاشف الصور السيليكونية ذاتية المسح". معاملات IEEE للأجهزة الإلكترونية . ED-15 (4). IEEE: 202-209 . Bibcode : 1968ITED...15..202N . doi : 10.1109/T-ED.1968.16167 .(في وقت لاحق، مُنح نوبل جائزة "للمساهمات الرائدة في السنوات الأولى لأجهزة استشعار الصور" من قبل الجمعية الدولية لأجهزة استشعار الصور في عام 2015.)
  15. ↑ سافاس ج. تشامبرلين (ديسمبر 1969). "الحساسية الضوئية ومسح مصفوفات كاشف الصور المصنوعة من السيليكون". مجلة IEEE للدوائر المتكاملة . SC-4 (6): 333-342 . Bibcode : 1969IJSSC...4..333C . doi : 10.1109/JSSC.1969.1050032 .
  16. ↑ ر. دايك؛ ج. ويكلر (1968). "مصفوفات متكاملة من كاشفات ضوئية سيليكونية لاستشعار الصور". معاملات IEEE للأجهزة الإلكترونية . ED-15 (4): 196-201 . Bibcode : 1968ITED...15..196D . doi : 10.1109/T-ED.1968.16166 .
  17. ↑ فوسوم، إريك ر. (18 ديسمبر 2013). "كاميرا على شريحة: نقل التكنولوجيا من زحل إلى هاتفك المحمول". التكنولوجيا والابتكار . 15 (3): 197-209 . doi : 10.3727/194982413X13790020921744 .
  18. ↑ فوسوم، إريك ر. (2007). "مستشعرات البكسل النشطة" (ملف PDF) . S2CID 18831792 . 
  19. ↑ ماتسوموتو، كازويا؛ وآخرون (1985). "ترانزستور ضوئي جديد من نوع MOS يعمل في وضع قراءة غير مُتلف". المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 24 (5A): L323. Bibcode : 1985JaJAP..24L.323M . doi : 10.1143/JJAP.24.L323 . S2CID 108450116 .  
  20. ^ رينشو، د.؛ دينير، بي بي؛ وانغ، ج.؛ لو، م. (1990). “أجهزة استشعار الصور ASIC”. ندوة IEEE الدولية حول الدوائر والأنظمة . الصفحات من 3038 إلى 3041. دوى : 10.1109/ISCAS.1990.112652 . او سي ال سي 5872149939 . S2CID 57512087 .   
  21. ↑ ماهوالد، ميشا أ.؛ ميد، كارفر (مايو 1991). "شبكية العين السيليكونية". مجلة ساينتفك أمريكان . 264 (5): 76-82 . Bibcode : 1991SciAm.264e..76M . doi : 10.1038/scientificamerican0591-76 . PMID 2052936 . 
  22. ↑ "التاريخ" . ميتسوبيشي إلكتريك . تم الاسترجاع في 10 يوليو 2025 .
  23. ↑ إريك ر. فوسوم (1993)، "مستشعرات البكسل النشطة: هل أجهزة CCD ديناصورات؟" وقائع SPIE المجلد 1900، ص 2-14، أجهزة اقتران الشحنة وأجهزة الاستشعار البصرية الصلبة III ، مورلي م. بلوك؛ محرر.
  24. ١ ٢ ٣ "مستشعرات CMOS تُمكّن كاميرات الهواتف من تصوير فيديو عالي الدقة" . موقع ناسا سبين أوف . ناسا . تاريخ الاطلاع: ٦ نوفمبر ٢٠١٩ .
  25. ↑ فيندريك، هاري (2000). الدوائر المتكاملة بتقنية CMOS ذات الأبعاد النانوية: من الأساسيات إلى الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ملف PDF) (الطبعة الثانية ). دار نشر كلوير الأكاديمية . ص 215. ISBN   978-90-440-0111-2أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 2020-12-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-11-19 .
  26. ١ ٢ "تقنية التصوير والاستشعار" . مجموعة حلول أشباه الموصلات من سوني . سوني . مؤرشف من الأصل في ١٨ مايو ٢٠٢٠. تم الاطلاع عليه في ١٣ نوفمبر ٢٠١٩ .
  27. ↑ "مبيعات مستشعرات الصور CMOS تواصل تحقيق أرقام قياسية" . IC Insights . 8 مايو 2018. مؤرشف من الأصل في 8 مايو 2018. تم الاطلاع عليه في 6 أكتوبر 2019 .
  28. ↑ "أجهزة استشعار الصور المتقدمة وأنظمة الكاميرات | كلية ثاير للهندسة في دارتموث" . engineering.dartmouth.edu . مؤرشف من الأصل في 6 يونيو 2019.
  29. ↑ US 7655918 ، Liu، Xinqiao & Fowler، Boyd، "مستشعرات صور CMOS مُكيَّفة لتطبيقات طب الأسنان"، نُشر في 2010-02-02، مُسند إلى Fairchild Imaging Inc. 
  30. ↑ "معرض أجهزة الاستشعار 2019: أبرز الشخصيات في مجال تكنولوجيا أجهزة الاستشعار" . فيرس إلكترونيكس . 18 يونيو 2019. تاريخ الاسترجاع: 25 يونيو 2020 .
  31. ↑ مونسترمان، دانيال (2014). نظرة عامة على أجهزة HV-CMOS (ملف PDF) . ورشة العمل الدولية الثالثة والعشرون حول كاشفات الرؤوس - عبر CERN Indico.
  32. ↑ ستيفانو، ميرولي. "مستشعر CMOS مقابل مستشعر CCD. من هو الفائز الواضح؟" . meroli.web.cern.ch . مؤرشف من الأصل في 28 مارس 2020. تم الاطلاع عليه في 28 مارس 2020 .
  33. ↑ "كانون : التكنولوجيا | مستشعر CMOS" . www.canon.com . 
  34. ↑ ديمبستر، بول (1 يوليو 2014). "مستشعرات CCD وCMOS" . موجزات تقنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2020 .
  35. ↑ "الفرق بين استشعار الصور بتقنية CCD وتقنية CMOS" . www.testandmeasurementtips.com . تاريخ الاطلاع: 28 مارس 2020 .
  36. ↑ تشي-إي لين؛ تشنغ-هسياو لاي؛ يا-تشين كينغ (2004). "مستشعر بكسل نشط بتقنية CMOS بأربعة ترانزستورات مع نطاق ديناميكي عالٍ". وقائع مؤتمر IEEE آسيا والمحيط الهادئ لعام 2004 حول الدوائر المتكاملة للأنظمة المتقدمة . الصفحات 124-127 . doi : 10.1109/APASIC.2004.1349425 . ISBN  978-0-7803-8637-2. S2CID 13906445 . 
  37. ↑ تقي بخش، فرهاد؛ كريم، كريم س. (2007). "مستشعر بكسل نشط ثنائي الترانزستور للتصوير الرقمي بالأشعة السينية عالي الدقة على مساحة كبيرة". المؤتمر الدولي لأجهزة الإلكترونيات IEEE لعام 2007. الصفحات 1011-1014 . doi : 10.1109/IEDM.2007.4419126 . ISBN  978-1-4244-1507-6. S2CID 28540663 . 
  38. ↑ معاملات IEEE للأجهزة الإلكترونية، المجلد 50، العدد 1، يناير 2003

للمزيد من القراءة

  • جون ل. فامبولا (يناير 1993). "إلكترونيات قراءة البيانات لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء". في: ديفيد ل. شوماكر (محرر). دليل أنظمة الأشعة تحت الحمراء والأنظمة الكهروضوئية، المجلد 3 - المكونات الكهروضوئية . الجمعية الدولية للهندسة البصرية. ISBN 978-0-8194-1072-6. DTIC ADA364023 .— أحد أوائل الكتب حول تصميم مصفوفات أجهزة التصوير بتقنية CMOS
  • هيويت، ماري جيه؛ فامبولا، جون إل؛ بلاك، ستيفن إتش؛ نيلسن، كارولين جيه (23 يونيو 1994). "إلكترونيات قراءة الأشعة تحت الحمراء: منظور تاريخي". في: فوسوم، إريك آر (محرر). إلكترونيات قراءة الأشعة تحت الحمراء II . المجلد  2226. الصفحات 108-119 . Bibcode : 1994SPIE.2226..108H . doi : 10.1117/12.178474 . S2CID 109585056 .  
  • مارك د. نيلسون؛ جيريس ف. جونسون؛ تيرينس س. لومهايم (نوفمبر 1991). "عمليات الضوضاء العامة في مصفوفات المستوى البؤري الهجينة للأشعة تحت الحمراء". الهندسة البصرية . 30 (11). الجمعية الدولية للهندسة البصرية: 1682-1700 . Bibcode : 1991OptEn..30.1682N . doi : 10.1117/12.55996 .
  • ستيفانو ميرولي؛ ليونيلو سيرفولي؛ دانييلي باسيري (يونيو 2011). "استخدام جهاز تصوير CMOS قياسي ككاشف لموقع الجسيمات المشحونة". الفيزياء النووية ب: ملاحق وقائع المؤتمر . 215 (1). إلسيفير: 228-231 . Bibcode : 2011NuPhS.215..228S . doi : 10.1016/j.nuclphysbps.2011.04.016 .
  • مارتن فاسي (سبتمبر 2009). "اختبار مستشعرات الصور CMOS: نهج متكامل" . جوفا سوليوشنز . سان فرانسيسكو، كاليفورنيا.