Bengali
ক্যামেরা মডিউলে CMOS সেন্সরের বিবর্তন: ল্যাব থেকে দৈনন্দিন প্রযুক্তিতে
তৈরী হয় 10.09
যেকোনো ইলেকট্রনিক্স দোকানে আজকে প্রবেশ করুন, এবং আপনি ক্যামেরা পাবেন—চাহিদা অনুযায়ী স্মার্টফোন, অ্যাকশন ক্যাম, বা নিরাপত্তা ডিভাইসে—একটি ছোট কিন্তু শক্তিশালী উপাদান দিয়ে ভরা: CMOS সেন্সর। Complementary Metal-Oxide-Semiconductor এর সংক্ষিপ্ত রূপ, এই চিপটি আমাদের আলো ধারণ করার এবং এটিকে ডিজিটাল ছবিতে রূপান্তর করার পদ্ধতিকে বিপ্লবিত করেছে। কিন্তু এটি একটি ল্যাব পরীক্ষার থেকে আধুনিক প্রযুক্তির মেরুদণ্ডে পরিণত হওয়ার যাত্রা।ক্যামেরা মডিউলগুলিএটি রাতারাতি হয়নি। আসুন CMOS সেন্সরের বিবর্তন অনুসরণ করি, কিভাবে তারা পুরানো প্রযুক্তিগুলিকে অতিক্রম করেছে, ভোক্তাদের চাহিদার সাথে মানিয়ে নিয়েছে এবং চিত্রগ্রহণের ভবিষ্যতকে গঠন করেছে তা অনুসন্ধান করি।
1. প্রাথমিক দিনগুলি: CMOS বনাম CCD – সেন্সর আধিপত্যের জন্য যুদ্ধ (1960-এর দশক–1990-এর দশক)
সিএমওএস কেন্দ্রীয় মঞ্চে আসার আগে, চার্জ-কাপলড ডিভাইস (সিসিডি) চিত্রগ্রহণের জগতে রাজত্ব করেছিল। 1960-এর দশকে বেল ল্যাবস দ্বারা উন্নত, সিসিডিগুলি উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং কম শব্দের সাথে আলোকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করতে অসাধারণ ছিল—স্পষ্ট ছবির জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। দশক ধরে, এগুলি পেশাদার ক্যামেরা, চিকিৎসা চিত্রগ্রহণ এবং এমনকি হাবল-এর মতো মহাকাশ টেলিস্কোপের জন্য প্রধান পছন্দ ছিল।
CMOS প্রযুক্তি, বিপরীতে, একই সময়ের আশেপাশে উদ্ভূত হয়েছিল কিন্তু প্রাথমিকভাবে একটি "বাজেট বিকল্প" হিসাবে অগ্রাহ্য করা হয়েছিল। প্রাথমিক CMOS সেন্সরগুলির দুটি প্রধান ত্রুটি ছিল: উচ্চ শব্দ (যা দানা দানা চিত্র তৈরি করেছিল) এবং দুর্বল আলো সংবেদনশীলতা। CCDs-এর বিপরীতে, যেগুলির জন্য সংকেত প্রক্রিয়াকরণের জন্য বাহ্যিক সার্কিটের প্রয়োজন ছিল, প্রাথমিক CMOS ডিজাইনগুলি প্রসেসিং উপাদানগুলি সরাসরি চিপে একত্রিত করেছিল—একটি বৈশিষ্ট্য যা কম শক্তি খরচের প্রতিশ্রুতি দিয়েছিল কিন্তু এর সাথে কিছু আপস ছিল। অন-চিপ সার্কিটগুলি বৈদ্যুতিক হস্তক্ষেপ তৈরি করেছিল, চিত্রের গুণমান নষ্ট করেছিল, এবং CMOS সেন্সরগুলি CCDs-এর গতিশীল পরিসরের (উজ্জ্বল এবং অন্ধকার উভয় বিবরণ ক্যাপচার করার ক্ষমতা) সাথে মেলাতে সংগ্রাম করেছিল।
1980-এর দশকের মধ্যে, গবেষকরা CMOS-এর সম্ভাবনা দেখতে শুরু করেন। এর কম শক্তি ব্যবহার পোর্টেবল ডিভাইসের জন্য একটি গেম-চেঞ্জার ছিল—যা CCDs, যা দ্রুত ব্যাটারি খরচ করত, তা অফার করতে পারত না। 1993 সালে, টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের অস্টিনের একটি দলের নেতৃত্বে ড. এরিক ফসাম একটি বিপ্লব ঘটান: তারা “অ্যাকটিভ-পিক্সেল সেন্সর” (APS) ডিজাইন তৈরি করেন। APS CMOS চিপের প্রতিটি পিক্সেলে একটি ক্ষুদ্র অ্যাম্প্লিফায়ার যুক্ত করে, শব্দ কমায় এবং সংবেদনশীলতা বাড়ায়। এই উদ্ভাবন CMOS-কে একটি ত্রুটিপূর্ণ ধারণা থেকে একটি কার্যকর প্রতিযোগীতে পরিণত করে।
2. ২০০০ এর দশক: বাণিজ্যিকীকরণ এবং ভোক্তা CMOS এর উত্থান
2000-এর দশকটি CMOS-এর ল্যাব থেকে দোকানের শেলফে রূপান্তরের চিহ্নিত করে। এই পরিবর্তনের দুটি প্রধান কারণ ছিল: খরচ এবং ডিজিটাল প্রযুক্তির সাথে সামঞ্জস্য।
প্রথমত, CMOS সেন্সর তৈরি করতে সস্তা ছিল। CCD-এর মতো নয়, যা বিশেষায়িত উৎপাদন প্রক্রিয়ার প্রয়োজন ছিল, CMOS চিপগুলি সেই একই কারখানায় তৈরি করা যেতে পারে যা কম্পিউটার মাইক্রোচিপ তৈরি করত (যা তখন $50 বিলিয়ন শিল্প ছিল)। এই স্কেলেবিলিটি দাম কমিয়ে দিয়েছে, CMOS-কে ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স ব্র্যান্ডগুলির জন্য প্রবেশযোগ্য করে তুলেছে।
দ্বিতীয়ত, ক্যামেরা মডিউলগুলি ছোট হতে শুরু করেছিল—এবং CMOS এই চাহিদা পূরণ করেছিল। ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি ফিল্ম মডেলগুলির পরিবর্তে আসার সাথে সাথে, গ্রাহকরা ছোট, হালকা ডিভাইসের জন্য দাবি করতে শুরু করেন। CMOS-এর একীভূত প্রক্রিয়াকরণ মানে ক্যামেরা মডিউলগুলির জন্য অতিরিক্ত সার্কিট বোর্ডের প্রয়োজন ছিল না, যা আকার কমিয়ে দেয়। 2000 সালে, Canon EOS D30 মুক্তি দেয়, যা প্রথম পেশাদার DSLR যা CMOS সেন্সর ব্যবহার করে। এটি প্রমাণ করে যে CMOS DSLR-মানের ছবি সরবরাহ করতে পারে, এবং শীঘ্রই, Nikon এবং Sony-এর মতো ব্র্যান্ডগুলি একই পথে চলে।
২০০০ সালের মাঝামাঝি সময়ে, CMOS ভোক্তা ক্যামেরায় CCDs কে অতিক্রম করে। ২০০৫ সালের একটি রিপোর্টে বাজার গবেষণা প্রতিষ্ঠান IDC জানিয়েছে যে ৭০% ডিজিটাল ক্যামেরায় CMOS সেন্সর ব্যবহার করা হয়, যেখানে CCDs এর জন্য মাত্র ৩০%। পরিস্থিতি পাল্টে গেছে: CMOS আর একটি "বাজেট অপশন" ছিল না—এটি নতুন মানদণ্ড হয়ে উঠেছে।
3. ২০১০-এর দশক: স্মার্টফোনের উত্থান – CMOS-এর সবচেয়ে বড় বিঘ্নকারী
যদি ২০০০-এর দশক CMOS-কে মূলধারায় নিয়ে আসে, তবে ২০১০-এর দশক এটিকে একটি গৃহস্থালী প্রযুক্তিতে পরিণত করে—স্মার্টফোনের জন্য ধন্যবাদ। যখন অ্যাপল ২০০৭ সালে আইফোন প্রকাশ করে, এটি একটি ২-মেগাপিক্সেল CMOS সেন্সর অন্তর্ভুক্ত করে, কিন্তু প্রাথমিক স্মার্টফোন ক্যামেরাগুলোকে "যথেষ্ট ভালো" হিসেবে দেখা হত সাধারণ ছবির জন্য, বিশেষ ক্যামেরার জন্য প্রতিযোগিতা হিসেবে নয়। এটি দ্রুত পরিবর্তিত হয় যখন গ্রাহকরা ফোনগুলোকে তাদের প্রধান ক্যামেরা হিসেবে ব্যবহার করতে শুরু করে।
স্মার্টফোন নির্মাতাদের সিএমওএস সেন্সরগুলির প্রয়োজন ছিল যা ছোট (পাতলা ডিভাইসে ফিট করার জন্য) কিন্তু শক্তিশালী (কম আলোতে উচ্চ-মানের ছবি ক্যাপচার করার জন্য)। এই চাহিদা তিনটি প্রধান উদ্ভাবনকে চালিত করেছিল:
a. ব্যাকসাইড-ইলুমিনেটেড (BSI) CMOS
প্রথাগত CMOS সেন্সরগুলোর সামনে তারের ব্যবস্থা থাকে, যা কিছু আলো পিক্সেলে পৌঁছাতে বাধা দেয়। BSI CMOS ডিজাইনটি উল্টে দেয়: তারের ব্যবস্থা পিছনে থাকে, তাই আরও আলো পিক্সেলে পড়ে। এটি আলো সংবেদনশীলতা 40% পর্যন্ত বাড়িয়ে দেয়, যা কম আলোতে তোলা ছবিগুলোকে আরও তীক্ষ্ণ করে তোলে। সনি 2009 সালে BSI CMOS পরিচয় করিয়ে দেয়, এবং 2012 সালের মধ্যে এটি আইফোন 5-এর মতো ফ্ল্যাগশিপে মানক হয়ে ওঠে।
b. স্ট্যাকড CMOS
স্ট্যাকড CMOS BSI-কে একটি পদক্ষেপ এগিয়ে নিয়ে গেছে। এটি পিক্সেলের সাথে একই স্তরে প্রক্রিয়াকরণ সার্কিটগুলি স্থাপন করার পরিবর্তে, এটি একটি পৃথক প্রক্রিয়াকরণ স্তরের উপরে পিক্সেল স্তরটি স্তূপীকৃত করেছে। এটি বড় পিক্সেলের জন্য স্থান মুক্ত করেছে (যা আরও আলো ধারণ করে) এবং দ্রুত প্রক্রিয়াকরণের জন্য (4K ভিডিও এবং বার্স্ট মোডের জন্য)। স্যামসাংয়ের ২০১৪ গ্যালাক্সি S5 স্ট্যাকড CMOS ব্যবহার করেছিল, এবং আজ, প্রায় সব উচ্চ-শেষ স্মার্টফোন এই ডিজাইনটিতে নির্ভর করে।
c. উচ্চ পিক্সেল এবং গতিশীল পরিসর
2010-এর শেষের দিকে, CMOS সেন্সর 48 মেগাপিক্সেল (এমপি) এবং তার বেশি পৌঁছেছিল। Xiaomi-এর 2019 Mi 9-এ 48MP Sony সেন্সর ছিল, এবং Samsung-এর 108MP সেন্সর (যা Galaxy S20 Ultra-তে ব্যবহৃত হয়) বিশদের সীমা বাড়িয়ে দিয়েছিল। সেন্সরগুলিও গতিশীল পরিসর উন্নত করেছে—2000-এর দশকে 8 EV (এক্সপোজার ভ্যালু) থেকে আজ 14 EV+—ক্যামেরাগুলিকে সূর্যাস্ত ক্যাপচার করতে দেয় আকাশকে উজ্জ্বল না করে বা অন্ধকারে foregrounds।
4. ২০২০ এর দশক থেকে বর্তমান: AI, IoT, এবং এর বাইরের জন্য CMOS সেন্সর
আজ, CMOS সেন্সরগুলি আর কেবল ক্যামেরার জন্য নয়—এগুলি একটি নতুন স্মার্ট প্রযুক্তির যুগকে শক্তি দিচ্ছে। এখানে কীভাবে এগুলি বিকশিত হচ্ছে:
এ. এআই ইন্টিগ্রেশন
আধুনিক CMOS সেন্সরগুলি AI চিপগুলির সাথে কাজ করে ছবিগুলি রিয়েল টাইমে উন্নত করতে। উদাহরণস্বরূপ, গুগলের পিক্সেল 8 একটি 50MP CMOS সেন্সর ব্যবহার করে যা AI এর সাথে যুক্ত: এটি শব্দ কমায়, রঙ সামঞ্জস্য করে, এবং এমনকি আপনি শাটার চাপার আগে অস্পষ্ট শটগুলি ঠিক করে। AI এছাড়াও ভিডিওর জন্য অবজেক্ট ট্র্যাকিং এবং পোর্ট্রেট মোডের মতো বৈশিষ্ট্যগুলি সক্ষম করে (যা পটভূমি সঠিকভাবে ঝাপসা করে)।
b. আইওটি এবং নিরাপত্তা
CMOS সেন্সরগুলি স্মার্ট ডোরবেল (যেমন, রিং) এবং বেবি মনিটরের মতো IoT ডিভাইসে ফিট করার জন্য যথেষ্ট ছোট। এগুলি রাতের দৃষ্টির সাথে নিরাপত্তা ক্যামেরাগুলিতেও ব্যবহৃত হয়—ইনফ্রারেড (IR) সংবেদনশীলতার জন্য ধন্যবাদ, CMOS সেন্সরগুলি সম্পূর্ণ অন্ধকারে পরিষ্কার ছবি ধারণ করতে পারে। 2023 সালে, বাজার গবেষণা প্রতিষ্ঠান Yole Développement রিপোর্ট করেছে যে IoT ক্যামেরা মডিউলগুলি 2028 সালের মধ্যে CMOS সেন্সর বিক্রয়ে 12% বার্ষিক বৃদ্ধিকে চালিত করবে।
c. বিশেষায়িত সেন্সর নিছ ব্যবহারের জন্য
CMOS সেন্সরগুলি নির্দিষ্ট শিল্পের জন্য প্রস্তুত করা হচ্ছে:
• অটোমোটিভ: স্বয়ংক্রিয় গাড়িগুলি CMOS সেন্সর (যাকে "ছবি সেন্সর" বলা হয়) ব্যবহার করে পথচারী, ট্রাফিক লাইট এবং অন্যান্য যানবাহন সনাক্ত করতে। এই সেন্সরগুলির উচ্চ ফ্রেম রেট (120 fps পর্যন্ত) রয়েছে দ্রুত গতির বস্তুর ছবি তোলার জন্য।
• মেডিকেল: মিনি সিএমওএস সেন্সরগুলি এন্ডোস্কোপে শরীরের ভিতরে দেখতে ব্যবহৃত হয়, এবং উচ্চ-সংবেদনশীল সেন্সরগুলি এক্স-রে এবং এমআরআই ইমেজিংয়ে সহায়তা করে।
• Space: NASA-এর Perseverance রোভার মঙ্গলগ্রহের ছবি তোলার জন্য একটি CMOS সেন্সর ব্যবহার করে। CCD-এর তুলনায়, CMOS মহাকাশের কঠোর রেডিয়েশন সহ্য করতে পারে, যা এটি অনুসন্ধানের জন্য আদর্শ করে তোলে।
d. কম শক্তি, উচ্চ দক্ষতা
যখন ডিভাইসগুলি আরও স্মার্ট হচ্ছে, ব্যাটারির জীবন একটি অগ্রাধিকার রয়ে গেছে। নতুন CMOS ডিজাইনগুলি "লো-পাওয়ার মোড" ব্যবহার করে যা সেন্সর সক্রিয় না থাকলে শক্তি ব্যবহারে 30-50% হ্রাস করে। উদাহরণস্বরূপ, CMOS সেন্সর (হার্ট রেট মনিটরিং এবং ফিটনেস ট্র্যাকিংয়ের জন্য) সহ স্মার্টওয়াচগুলি একক চার্জে কয়েক দিন স্থায়ী হতে পারে।
5. ভবিষ্যৎ: ক্যামেরা মডিউলে CMOS এর জন্য পরবর্তী কি?
CMOS সেন্সরের বিবর্তন ধীর হওয়ার কোনো লক্ষণ দেখাচ্ছে না। এখানে তিনটি প্রবণতা রয়েছে যা লক্ষ্য করা উচিত:
এ. গ্লোবাল শাটার সিএমওএস
বেশিরভাগ CMOS সেন্সর একটি "রোলিং শাটার" ব্যবহার করে, যা লাইন বাই লাইন ছবি ধারণ করে—এটি বিকৃতি সৃষ্টি করতে পারে (যেমন, দ্রুত চলমান ভিডিওতে বাঁকা ভবন)। গ্লোবাল শাটার CMOS একসাথে পুরো ছবি ধারণ করে, বিকৃতি নির্মূল করে। এটি ইতিমধ্যে পেশাদার ক্যামেরায় (যেমন সোনির FX6) ব্যবহৃত হচ্ছে, কিন্তু এটি ব্যয়বহুল। খরচ কমলে, গ্লোবাল শাটার স্মার্টফোনে আসবে, যা অ্যাকশন ভিডিও এবং VR কনটেন্টকে আরও মসৃণ করবে।
b. মাল্টি-স্পেকট্রাল ইমেজিং
ভবিষ্যতের CMOS সেন্সরগুলি কেবল দৃশ্যমান আলোই নয়—এগুলি ইনফ্রারেড, আল্ট্রাভায়োলেট (UV), এবং এমনকি তাপীয় বিকিরণও সনাক্ত করবে। এটি স্মার্টফোনগুলিকে তাপমাত্রা পরিমাপ করতে (রাঁধুনি বা স্বাস্থ্য পরীক্ষা জন্য) বা কুয়াশার মধ্যে দেখতে (ড্রাইভিংয়ের জন্য) সক্ষম করতে পারে। স্যামসাং এবং সোনি ইতিমধ্যে মাল্টি-স্পেকট্রাল CMOS পরীক্ষা করছে, বাণিজ্যিক ডিভাইসগুলি ২০২৬ সালের মধ্যে প্রত্যাশিত।
c. ছোট, আরও শক্তিশালী সেন্সর
মুরের আইন (যা ছোট, দ্রুত চিপের পূর্বাভাস দেয়) সিএমওএসের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য। গবেষকরা “ন্যানোপিক্সেল” সিএমওএস সেন্সর তৈরি করছেন, যেখানে পিক্সেলগুলি মাত্র 0.5 মাইক্রোমিটার (μm) প্রশস্ত (বর্তমান পিক্সেলগুলি 1-2 μm)। এই ক্ষুদ্র সেন্সরগুলি স্মার্ট চশমা এবং কন্ট্যাক্ট লেন্সের মতো ডিভাইসে ফিট হবে, যা এআর/ভিআর এবং স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণের জন্য নতুন সম্ভাবনার দরজা খুলে দেবে।
উপসংহার
একটি গোলমালপূর্ণ, উপেক্ষিত বিকল্প থেকে সিসিডির জন্য আধুনিক ইমেজিংয়ের ইঞ্জিনে, সিএমওএস সেন্সর অনেক দূর এগিয়ে এসেছে। তাদের বিবর্তন ভোক্তা চাহিদার দ্বারা চালিত হয়েছে—ছোট ডিভাইস, উন্নত ছবি এবং স্মার্ট প্রযুক্তির জন্য—এবং এটি স্মার্টফোন, এআই এবং আইওটির উত্থানের সাথে সম্পর্কিত।
আজ, যখনই আপনি আপনার ফোন দিয়ে একটি ছবি তোলেন, একটি QR কোড স্ক্যান করেন, বা একটি নিরাপত্তা ক্যামেরা পরীক্ষা করেন, আপনি একটি CMOS সেন্সর ব্যবহার করছেন। এবং প্রযুক্তি উন্নতির সাথে সাথে, এই ছোট ছোট চিপগুলি সম্ভাবনার সীমা বাড়িয়ে তুলতে থাকবে—এটি মার্স রোভার সেলফি ধারণ করা, স্বয়ংক্রিয় গাড়িগুলি চালনা করা, বা আমাদের এমনভাবে বিশ্ব দেখার সুযোগ দেওয়া হোক যা আমরা কখনও কল্পনা করিনি।
ব্যবসার জন্য ক্যামেরা মডিউল বা ভোক্তা প্রযুক্তি তৈরি করার ক্ষেত্রে, CMOS প্রবণতার সাথে এগিয়ে থাকা গুরুত্বপূর্ণ। সেন্সরগুলি আরও স্মার্ট, ছোট এবং আরও কার্যকরী হয়ে উঠলে, তারা ডিজিটাল বিশ্বের সাথে আমাদের যোগাযোগের উপায়কে গঠন করতে থাকবে—একটি পিক্সেল একবারে।
যোগাযোগ
আপনার তথ্য ছেড়ে দিন এবং আমরা আপনার সাথে যোগাযোগ করবো।
WhatsApp
WeChat