سنسور دوربین

سنسور دوربین

سنسور دوربین یا چشمی دوربین عبارت است از صفحه ای حساس به نور که از هزاران المان نیمه هادی حساس به نور تشکیل می شود این المان ها در برابر فوتون های نوری که دارای انرژی هستند، از خود بار الکتریکی تولید کرده و هر بار الکتریکی این المان ها یک علامت از وجود اطلاعات تصویر در آن نقطه است.

ساختار سنسور دوربین بسیار شبیه به ساختار چشم انسان است در چشم انسان تصویر مقابل چشم ما به توسط مردمک به شبکیه منعکس می شود شبکیه عبارت از صفحه ای است که از میلیون ها عصب بینایی که به مغز انسان متصل هستند، تشکیل شده است.

ساختار چشم انسان

رفتار لنز دوربین مداربسته با CCD دوربین رفتاری بسیار شبیه به ساختار چشم انسان دارد.

در دوربین هم تصویر مقابل دوربین به توسط لنز به صفحه سنسور دوربین منعکس می شود این صفحه سنسور از هزاران المان نوری تشکیل شده که به توسط آنها می توان اطلاعات تصویری منعکس شده روی صفحه را به صورت سیگنال های الکتریکی در اختیار داشت.

رفتار لنز دوربین با تصویر مقابل دوربین

بازتاب تصویر مقابل دوربین توسط لنز آن در CCD دوربین

سنسور دوربین چیست؟

سنسور دوربین یا همان حسگر تصویر، یک وسیله الکترونیکی است که اطلاعات نور را پس از عبور از میان دریچه لنز (که به روزنه یا اپرچر Aperture معروف است) جمع آوری می کند.

این اطلاعات می تواند مواردی نظیر رنگ و شدت نور را در بر بگیرد. مدت زمان جذب نور توسط سنسور هم اهمیت زیادی دارد که از طریق سرعت شاتر تعیین می شود.

  بنابراین وظیفه سنسور دوربین تبدیل اطلاعات تصویری مقابل لنز دوربین به سیگنال های الکتریکی است.

بنابراین به سنسور دوربین دستگاه بارجفت‌شده گفته می شود.

که باید بار الکتریکی تمام المان های نوری خود را در کنار هم قرار داده و به یک مجموعه اطلاعات الکتریکی تبدیل نماید

بنابراین نام آن را  CCD قرار دادند که کوتاه‌شدهٔ Charge Coupled Device است.

نحوه تبدیل اطلاعات تصویری به سیگنال های الکتریکی در هر CCD بستگی به سیستم دوربین و امکانات آن داشته و در سایز و نوع عملکرد با هم تفاوت هایی را دارند.

اما به طور کلی و در دوربین های مداربسته ۲ دسته CCD وجود داشته که به عبارت زیر هستند:

انواع سنسورهای دوربین های مداربسته

امروزه دو نوع اساسی از سنسورهای تصویر مورد استفاده قرار می گیرند:

یکی سنسور CCD است (دستگاه های جفت) و سنسور دوم CMOS است (نیمه هادی اکسید فلزی مکمل)

هر نوع حسگر تصویر دارای مزایا و معایبی است که بر اساس نیاز از آن استفاده می شود.

پیشرفت های اخیر در تکنولوژی هر دو نوع را برای طیف وسیعی از نیازها مناسب ساخته است.

هر دو نوع سنسور کارشان تبدیل نور به سیگنالهای الکتریکی است.

در مدل CCD علاوه بر سنسور تصویر نیاز به مداراتی مانند آمپلی فایر و مدار اصلاح است .

به همین علت فضای اندازه این نوع دوربینها نمی تواند زیاد کوچک باشد.

اما سنسور CMOS این طور نیست و می تواند تمامی این مدارات را در تراشه کوچک خود جا بدهد.

مزیت این سنسور در کوچک تر بودن مدارات آن و مصرف برق پایینتر آن است.

‫برد دوربین با CCD‬‎

برد دوربین مداربسته با چشمی CCD

‫برد دوربین با CMOS‬‎

برد دوربین مداربسته با چشمی CMOS

تاریخچه CCD و CMOS

سنسور CCD در اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی و CMOS در اوایل دهه ۱۹۷۰ اختراع شدند.

سنسورهای CCD به دلیل تصاویر فوق العاده انتخاب اصلی برای تصویربرداران است.

به این دلیل که در فن آوری موجود آن زمان تولید تراشه سنسورهای CCD بسار ساده تر و ارزان تر از رقیب خود بود.

تا سال ۱۹۹۰ سنسورهای CMOS به دلیل گرانی تولید و فرایند تولید سخت به صرفه نبودند و در دسترس قرار نمی گرفتند

اما بعد از آن سال به دلیل پیشرفت تکنولوژی بیشتر مورد استفاده قرار گرفت ولی هنوز به کیفیت تصویر بالا دست نیافته بود.
هر دو نوع سنسورهای CCD و CMOS چنانچه به درستی طراحی شده باشند می توانند از تصاویری با کیفیت بالا برخوردار باشند.

امروزه اختلاف بین سنسورهای CCD و CMOS بسیار کمتر شده است. تولید کنندگان CMOS توانسته اند سنسوری با کیفیت تصویر بسیار زیاد بسازند

از طرفی تولید کنندگان CCD نیز به تکنولوژی تولید مدارات کوچک و بامصرف برق کمتری رسیده اند.

در نتیجه می شود این لنزها را در دوربین های ارزان قیمت و دوربین های موبایل به کار برد و از لنزهای CMOS در دستگاههای صنعتی و حرفه ای استفاده نمود.

تفاوت سنسور دوربین مداربسته CCD و CMOS

سنسور CCD و CMOS

تفاوت سنسور های CMOS و CCD در چیست؟

با توجه به تصویر فوق تفاوت اصلی سنسور های CMOS و CCD در صفحه حساس به نور آن ها است

در CCD المان های نوری تحریک می شوند که واکنش آنها بعداً به ترانزیستورهایی در مدارات دیگر سپرده شده

تا عملیات تقویت و تبدیل به سیگنال الکتریکی در آنجا انجام شود

در صورتیکه در صفحه سنسور CMOS ترانزیستورها های حساس به نور کار تحریک شوندگی در برابر نور را برعهده داشته

و عمل تقویت و تبدیل به سیگنال الکتریکی در همین صفحه انجام می شود و مدارات بعدی آن مختصر تر است که البته این تکنولوژی هم پیچیده تر خواهد بود.

نمایی از سنسور های CMOS‬‎ و CCD

نمایی از سنسور های CMOS‬‎ و CCD

نویسنده: ابراهیم فتحی

بازگشت به مقالات

دیدگاه‌ها ۰

*
*

دوازده − 8 =