انواع تکنولوژی حسگرهای دوربین مداربسته

در این پست قصد داریم تا درباره حسگرهای دوربین مداربسته و تکنولژی به کار رفته در آنها بپردازیم. استفاده از فناوری دوربین مداربسته در سال های اخیر باعث کاهش سرقت و جرایم شده و مردم در ساختمان های مسکونی و تجاری خود احساس امنیت بیشتری می کنند. تنوع دوربین های مداربسته از نظر ظاهری و فناوری های به کار رفته در آن ها بسیار زیاد است و انتخاب افراد برای خرید این دوربین ها بسیار زیاد است.

انواع تکنولوژی حسگرهای دوربین مداربسته

اجزای مختلف به کار رفته در دوربین های مدار بسته به کاربر این امکان را می دهد که در نهایت تصویری با کیفیت را ببیند. یکی از این قطعات مهم که در این مقاله قصد داریم به آن بپردازیم سنسور دوربین مداربسته است. سنسورها نقش مهمی در دوربین دارند و انواع مختلفی دارند. در ادامه به بررسی انواع تکنولوژی های سنسور دوربین مداربسته پرداخته ایم. تا انتهای مطلب با ما همراه باشید تا در هنگام خرید دوربین مداربسته انتخاب راحت تری داشته باشید.

حسگرهای دوربین مداربسته چیست؟

سنسور بخشی از دوربین مداربسته است که در هنگام خرید باید به آن توجه کرد. این قطعه که در تمامی دوربین های مدار بسته استفاده می شود باعث می شود نور دریافتی لنز به سیگنال های الکتریکی تبدیل شود. در واقع می توان گفت که کیفیت تصویر نهایی بستگی زیادی به نوع سنسور به کار رفته در آن دارد.

ساختار سنسورهای دوربین مدار بسته به گونه ای است که یک صفحه سیلیکونی وجود دارد که تعداد زیادی فتوسیت روی آن قرار می گیرد. این فتوسایت ها به نور بسیار حساس بوده و قادر به جذب نور دریافتی و در نهایت تبدیل این نور به سیگنال های الکتریکی هستند. اگر دوربین مداربسته از نوع رنگی باشد، فیلتر رنگی روی این فتوسایت ها قرار می گیرد که در نهایت منجر به ایجاد تصاویر رنگی روی مانیتور می شود.

استفاده از این سنسورها علاوه بر دوربین های مدار بسته در بسیاری از تجهیزات تصویربرداری دیگر نیز کاربرد دارد.

انواع تکنولوژی حسگرهای دوربین مداربسته

ویژگی های سنسور مناسب

یک سنسور مناسب باید ویژگی هایی داشته باشد تا بتوان گفت یک سنسور با کیفیت است. در زیر به برخی از این ویژگی ها اشاره می شود:

وضوح سنسور

نمایش جزئیات تصویری از امکاناتی است که بسیاری از افراد به آن نیاز دارند چرا که با استفاده از این قابلیت می توان جزئیات را به صورت دقیق مشاهده کرد و در صورت بروز حوادث مختلف مانند سرقت موضوع را پیگیری و سارق را شناسایی کرد. . واحد پیکسل یا مگاپیکسل برای نمایش وضوح یا وضوح یک تراشه تصویر استفاده می شود و این مقدار در سیستم های مختلف می تواند متفاوت باشد.

تعداد سلول های نوری استفاده شده در تراشه تصویر، میزان پیکسل ها را نشان می دهد و هر چه تعداد این سلول های نوری بیشتر باشد یا به عبارتی پیکسل بالاتر باشد، کیفیت تصویر دریافتی نیز بالاتر می رود.

حساسیت سنسور به نور

تراشه های تصویری که حساسیت بیشتری به نور دارند کیفیت بالاتری دارند، زیرا هر چه تراشه تصویر برای نمایش تصویر به نور کمتری نیاز داشته باشد محدودیت های آن کمتر می شود و در نور کم می تواند تصویر با کیفیت تری را نمایش دهد. بنابراین هنگام خرید سنسور دوربین مدار بسته باید حساسیت نور سنسور را در نظر گرفت.

محدوده دینامیکی

تفاوت سطح نور نقش مهمی در کیفیت تصویر نهایی دارد. محدوده دینامیکی یک سنسور دوربین مدار بسته نشان می دهد که این سنسور چقدر می تواند اختلاف سطح نور را دریافت کند. وقتی در یک محیط تفاوت زیادی در میزان نور وجود داشته باشد این موضوع اهمیت زیادی پیدا می کند و باید به آن توجه شود. اگر سنسور شما محدوده دینامیکی زیادی ندارد، زمانی که اختلاف سطح نور زیاد است، احتمال سیاه شدن تصاویر وجود دارد.

انواع تکنولوژی حسگرهای دوربین مداربسته

در ساخت حسگرهای تصویر از فناوری های مختلفی استفاده شده است که هر کدام دارای ویژگی ها و ویژگی های منحصر به فردی بوده و در موارد مختلف قابل استفاده هستند.

سنسورهای سیماس یا نیمه هادی اکسید فلزی مکمل یا سنسور CMOS، سنسورهای CCD دستگاه کوپلینگ شارژ یا سنسورهای CCD و فوون از جمله سنسورهایی هستند که در دوربین های مدار بسته قابل استفاده هستند. در مقاله زیر انواع بیشتری از تکنولوژی سنسور دوربین مدار بسته را بررسی خواهیم کرد.

معرفی تکنولوژی سنسور CMOS

سنسور CMOS یک تراشه الکترونیکی است که فوتون ها را برای پردازش دیجیتال به الکترون تبدیل می کند.

سنسورهای CMOS (نیمه هادی اکسید فلزی مکمل) برای ایجاد تصاویر در دوربین های دیجیتال و دوربین های مداربسته دیجیتال استفاده می شود. CMOS را می توان در تلسکوپ های نجومی، اسکنرها و بارکدخوان ها نیز یافت. فناوری نوری در بینایی ماشین برای روبات‌ها، در تشخیص ویژگی‌های نوری یا OCR، در پردازش تصاویر ماهواره‌ای و در بهبود تصاویر رادار، به‌ویژه برای هواشناسی استفاده می‌شود.

مانند سایر فناوری های نیمه هادی، تراشه های CMOS توسط فوتولیتوگرافی تولید می شوند. این تراشه‌ها شامل مجموعه‌ای از سلول‌های گیرنده نوری ریز هستند که فوتون‌ها را در طول موج‌های مختلف خود در حالی که توسط عدسی متمرکز می‌شوند متمرکز می‌کنند و آنها را به الکترون تبدیل می‌کنند، درست مانند یک سلول خورشیدی کوچک. سلول‌های CMOS توسط ترانزیستور احاطه شده‌اند که بار الکترون‌های جمع‌آوری‌شده توسط سلول‌ها را تقویت می‌کنند و آنها را از طریق سیم‌های کوچک در مدار تراشه از طریق تراشه ارسال می‌کنند. یک مبدل دیجیتال به آنالوگ در گوشه دستگاه الکترون ها را می خواند و بارهای مختلف سلول های مختلف را به پیکسل هایی با رنگ های مختلف تبدیل می کند.

هزینه پایین تولید CMOS امکان ایجاد دستگاه های کم مصرف را فراهم می کند. پیشرفت در فناوری CMOS به آنها این امکان را داده است تا با رقبای خود در دوربین های دیجیتالی پیشرفته، دستگاه های CCD قابل شارژ، عقب بیفتند. برخلاف CMOS، سلول های CCD توسط ترانزیستور احاطه نشده اند و باید به طور فعال از انرژی برای جمع آوری نور استفاده کنند. این باعث می شود آنها از انرژی کمتری استفاده کنند، اما از مزایای نویز کم تصویر و حساسیت به نور نیز برخوردار هستند.

معرفی سنسور CCD

سنسورهای CCD قطعات الکترونیکی پیچیده ای هستند که از چندین آرایه از عناصر نیمه هادی حساس به نور تشکیل شده اند. هر عنصر نشان دهنده یک آشکارساز تصویر است و یک پیکسل است که فوتون های ورودی را به الکترون تبدیل می کند.

در طول مرحله یکپارچه سازی، تمام الکترون های آزاد شده توسط نور فرودی در یک چاه پتانسیل در سطح مشترک نیمه هادی-اکسید جمع می شوند. ظرفیت انباشته شده متناسب با مقدار نور تابیده شده و زمان قرار گرفتن در معرض است. سپس با استفاده از چندین تکنیک خواندن حسگر که در زیر توضیح داده شده است، ظرفیت هر پیکسل خوانده می شود:

علاوه بر پیکسل های حساس به نور، سنسورهای انتقال بین خطی ILT شامل ثبت کننده های تغییر عمودی نیز هستند. این حسگرها به جای جابجایی شارژ از طریق پیکسل های حساس به نور، آن را به یک رجیستر شیفت محافظت شده در کنار هر خط پیکسل منتقل می کنند.

شارژ در یک مرحله قبل از رسیدن به رجیستر بازخوانی افقی و قفل شدن در تقویت کننده خروجی، پیکسل به پیکسل به رجیسترهای تغییر عمودی منتقل می شود. ILT CCD رایج‌ترین نوع حسگر برای دوربین‌های بینایی مدرن است، زیرا امکان تغییر تک مرحله‌ای به رجیستر بازخوانی را فراهم می‌کند و زمان نوردهی کوتاهی را ممکن می‌سازد و برای تصاویر سریع مناسب است.

نتیجه از بررسی حسگرهای دوربین مداربسته

دوربین های مدار بسته در ساختار خود از سنسورهایی استفاده می کنند که نور دریافتی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. در این مقاله انواع تکنولوژی های حسگرهای دوربین مداربسته معرفی شد و متوجه شدیم که در سنسورهای دوربین مدار بسته از دو نوع تکنولوژی CCD و CMOS استفاده می شود.

نحوه خواندن اطلاعات در این دو نوع سنسور با یکدیگر متفاوت است و سنسور CCD نسبت به CMOS حساسیت نوری بیشتری دارد و در نور کم تصویر بهتری ارائه می دهد. اما سرعت تشکیل تصویر در سنسور CMOS بسیار بیشتر از CCD است و برای دوربین هایی با نرخ فریم بالا گزینه بهتری هستند. همچنین مصرف برق در سنسور CCD بسیار بیشتر از سنسور دیگر است و این برای آن مشکل محسوب می شود.