اگر تا به حال به هر دلیلی به جدول مشخصات دوربینهای مداربسته نگاهی انداخته باشید و یا ویژگیهای دوربین مداربسته ای را مطالعه کرده باشید و یا حتی چند دوربین مداربسته را با هم مقایسه کرده باشید، متوجه شدهاید که “سنسور تصویر” یکی از اصلیترین قطعات سختافزاری در دوربینهای مداربسته است که معمولا نوع و اندازه آن را در جدول مشخصات محصول ذکر میکنند.
اما تا به حال کنجکاو شدهاید که بدانید اهمیت این قطعه در چیست؟ و یا اینکه وظیفه سنسور تصویر در دوربین مداربسته چیست؟
“سنسور تصویر” یا “Image Sensor” تنها مختص به دوربین مداربسته نیست بلکه در هر ابزاری که ثبت تصویر را به صورت دیجیتالی انجام میدهد، این قطعه را میتوانید پیدا کنید. به کمک “سنسور تصویر” نور را به سیگنالهای الکترونیکی تبدیل میکنند. اما اینکه چگونه سنسور تصویر در دوربینهای مداربسته این کار را انجام میدهد و چند نوع سنسور تصویر داریم را در ادامه این مقاله خواهید خواند.
سنسور تصویر از صفحهای سیلیکونی ساخته میشود. سلولهای تشکیل دهنده سطح این صفحات را فوتوسایت مینامند. فوتوسایت معادل یک پیکسل از تصویر است و مجموعه ای از فوتوسایتها در کنار یکدیگر سنسور را میسازند. فوتوسایتها به نور حساس هستند. زمانی که نور به سطح آنها میرسد آن را جذب کرده و تبدیل به بارها و امواج الکتریکی میکنند. اما فوتوسایتها قادر به تشخیص رنگ نمیباشند و متاثر از شدت نور تابیده شده، تصاویری متشکل از پیکسلهایی با طیف رنگی سیاه تا سفید میسازند. برای تشکیل تصاویر رنگی، بر روی سطح سنسور فیلتری رنگی (در مقیاس میکروسکوپی) قرار میدهند.
“کیفیت تصویر نهایی به اندازه سطح سنسور و تعداد فوتوسایتها در سطح سنسور بستگی دارد.“
رایج ترین سنسورهای تصویری که در دوربینهای مداربسته به کار برده میشوند، سنسورهای CMOS و CCD میباشند.
سنسور تصویر CMOS و CCD چه تفاوتهایی با هم دارند؟
تفاوت در نحوهی بازخوانی اطلاعات، اصلیترین تفاوت این دو سنسور است. در سنسور CCD پس از تابش نور به سطح سنسور و تبدیل آن به بارالکتریکی، این بارها به صورت سلول به سلول و ردیف به ردیف از آن خارج میشوند و به سمت خروجی هدایت میشوند و در آنجا کل بار به ولتاژ تبدیل میشود و این ولتاژ پس از عبور از یک بافر به شکل سیگنالهای آنالوگ از سنسور خارج میشود و در نهایت با استفاده از یک مبدل A/D در پردازنده دوربین به سیگنالهای دیجیتال تبدیل میشود. اما در سنسورهای CMOS تبدیل بارهای الکتریکی به ولتاژ در هر سلول به صورت جداگانه انجام میشود. هر سلول (پیکسل) دارای مختصات (x,y) منحصر به فرد است و به صورت جداگانه اطلاعات آن خوانده و ثبت میشود.
هر دو سنسور وظیفه تبدیل نور به سیگنالهای الکتریکی را برعهده دارند اما به دلیل نحوه بازخوانی اطلاعات آنها اندازه سنسورها با یکدیگر متقاوت است. سنسور CCD به دلیل تبدیل بارهای الکتریکی به ولتاژ در آخرین مرحله، نیاز به مدارات مختلفی مانند مدار آمپلی فایر، مدار اصلاح و … در کنار خود دارد اما سنسور CMOS این مدارات را در داخل تراشه خود جای داده است و لذا دوربینهایی با سنسور CMOS میتوانند ابعاد کوچکتری داشته باشد در حالی که دوربینهایی با سنسور CCD این قابلیت را ندارند. این برتری CMOSها به دلیل مدارات مجتمع و بی نیازی از قطعات الکترونیکی اضافه برای پردازش تصویر میباشد.از تفاوتهای دیگر این دو سنسور با یکدیگر میتوان به کیفیت تصویر تشکیل شده در نور کم اشاره کرد. سنسورهای CCD دیدی به خوبی چشم انسان دارند و در نور کمتر از 1 لوکس نیز قادر به تشکیل تصویر هستند اما سنسورهای CMOS در بازهی 6 تا 15 لوکس می توانند تصویر را تشکیل دهند. از این رو نویز تصاویری که در شب توسط سنسورهای CCD شکل میگیرد کمتر از تصاویری است که با سنسورهای CMOS تشکیل میشوند. اما سرعت تشکیل تصویر توسط سنسورهای CMOS 10 تا 100 برابر بیشتر است. در نتیجه برای دوربینهایی با سرعت فریم بالا مناسب هستند.
مصرف برق در سنسورهای CCD به دلیل قطعات الکترونیکی بیشتری که در آن به کار برده میشود بیشتر است ولی سنسورهای CMOS مصرف برق کمتری داشته و به صرفهتر هستند.
اکثر دوربینهای مداربسته سنسور تصویری در بازه 2/1 تا 4/1 اینچی دارند. سنسور 3/1 اینچی متداولترین اندازه سنسور در دوربینهای مداربسته است اما برای افزایش رزولوشن نیاز به استفاده از سنسورهایی با اندازه بزرگتر میباشد.
امروزه تکنولوژی ساخت این دو سنسور بسیار شبیه به یکدیگر شده و تولیدکنندگان سعی کردهاند تفاوتها را به حداقل برسانند. از این رو در نسل جدید این سنسورها تفاوت چندانی بین این سنسورها دیده نمیشود.
بدون دیدگاه