چيپ تصوير CMOS در دوربين مداربسته
چيپ تصوير CMOS در دوربين مداربسته
چيپ تصوير CMOS در دوربين مداربسته يا به اصطلاح Complementrymetal-oxide semiconductor ابتدا در سال 1963 توسط شرکت Fairchild Semiconductor ابداع گرديد. در حال حاضر، بکارگيري اين سنسور ها در دوربين هاي مداربسته بسيار رواج يافته است.
نحوه عملکرد و ساختار سنسور هاي CMOS
به طور کلي، وظيفه سنسور تبديل نور دريافتي از تصاوير به سيگنال الکتريکي است. چيپ هاي تصوير قسمتي از ساختار دوربين ها محسوب مي گردند که نور دريافتي را به سيگنال هاي الکتريکي تبديل مي کنند. سپس اين سيگنال ها به صورت تصاوير ويدئويي ضبط مي شوند. ساختار سنسور ها بسيار شبيه به سلول هاي خورشيدي است و از چندين ميليون پيکسل، فتوسايد يا فتوديود تشکيل شده است. نور دريافت شده از قسمتي از تصوير، در اين پيکسل ها ذخيره شده و سپس تبديل به الکترون مي شود. اين الکترونهاي آزاد شده سپس به ولتاژي معين تبديل و پس از آن توسط يک تقويت کننده تبديل به سيگنال آنالوگ مي شوند. سيگنال توليد شده توسط کانورتر ADC تبديل به سيگنال ديجيتال مي گردد.
سنسور ها توانايي ثبت تصاوير را به صورت رنگي ثبت ندارند. به همين دليل فيلتري در برابر سنسور تعبيه مي شود که امکان ثبت تصاوير را به صورت رنگي فرآهم مي کند. دو نوع فيلتر رنگ با نام هاي فيلتر RGB براي ثبت رنگ هاي قرمز، سبز و آبي و فيلتر CMYG براي رنگ هاي فيروزه اي، سرخابي، زرد و قرمز وجود دارد.
مزاياي استفاده از سنسور CMOS
استفاده از تکنولوژي سنسور هاي CMOS در دوربين هاي مدار بسته شامل مزايا و معايبي است که در ادامه به طور خلاصه به آن اشاره مي کنيم:
- اين سنسور ها تصاويري با کيفيت HD و داراي يکپارچگي مناسب ايجاد مي کنند.
- کيفيت به نمايش گذاري رنگ ها در تصاوير توسط اين سنسور ها خوب است.
- نرخ فريم و سرعت پردازش در آنها بالا است.
- مصرف انرژي کمي دارند.
- ارزان و مقرون به صرفه هستند.
معايب سنسور CMOS
- تصاوير ايجاد شده داراي نويز نسبتا زيادي هستند.
- اين سنسور ها داراي کيفيت عملکرد متوسطي هستند.
- در نور کم عملکرد ضعيفي دارند.
تفاوت سنسور CMOS با CCD
در حال حاضر از دو تکنولوژي چيپ تصوير در دوربين هاي مدار بسته استفاده مي گردد. چيپ تصوير CCD با سابقه بيش از 30 سال که در بسياري از دوربين هاي قديمي وجود دارد. و سنسور CMOS که در سال هاي اخير پيشرفت چشمگيري داشته و تکنولوژي جديدتري محسوب مي گردد. در ادامه به برخي از تفاوت هاي اين دو سنسور اشاره مي کنيم:
- سنسور هاي CMOS داراي مصرف انرژي کمتري هستند که برابر با 5-12 ولت و 35-70 ميلي آمپر است. در حاليکه اين مقادير در CCD ها برابر با 12 ولت و 150-300 ميلي آمپر است. در نتيجه در CMOS اتلاف انرژي کمتري صورت مي گيرد.
- سنسور هاي CMOS قيمت ارزان تري نسبت به CCD ها دارند. زيرا قابليت اين را دارند که بر روي هر نوع بدنه ي سيليکوني استانداردي ساخته شوند. قيمت پايين سنسور هاي CMOS يک مزيت چشمگير براي افرادي است که به دنبال تجهيزات با کيفيت و در عين حال با قيمت پايين هستند.
- سنسور هاي CMOS ساختار ساده اي دارند به طوري که تمامي عمليات روي صفحه سنسور انجام مي شود در نتيجه منجر به سرعت عملکرد بيشتري در آنها مي گردد.
- در سنسور هاي CMOS هر پيکسل به طور جداگانه داراي يک ترانزيستور است که باعث توليد يک ولتاژ جداگانه از هر پيکسل مي شود. اين مسئله در عين حال که منجر به افزايش سرعت عملکرد در آنها مي گردد ولي باعث شده تا حساسيت کمتري نسبت به نور داشته باشند. به همين دليل عملکرد خوبي در نور کم و در شب ندارند.
- سنسور هاي CCD تصاويري با کيفيت بالا و نويز کمتر ايجاد مي کنند. اما سنسور هاي CMOS چند برابر بيشتر نويز تصوير نسبت به سنسورهاي CCD دارند.
- سنسور هاي CCD ماندگاري بيشتري داشته و به دليل تعداد پيکسل هاي بيشتري که در ساختار خود دارند تصوير با کيفيت تري ارائه مي دهند.
سنسور هاي CMOS و CCD هر کدام داراي معايب و مزاياي هستند. با اين حال تکنولوژي آنها به سرعت در حال پيشرفت است. از اين رو، بهترين استراتژي براي سازندگان، تداوم سنجش و بهبود عملکرد سنسورها در توليدات جديد است. تا در نهايت عملکرد اين سنسور ها به درجه اي از کيفيت برسد که ابهامي در انتخاب هر کدام از آنها براي کاربران از بين برود.
اخيرا فن آوري هاي پيشرفته تري با نام هاي Interlaced و progressive به ساختار سنسور هاي CMOS و CCD اضافه شده که ويژگي هاي اساسي آنها را بهبود مي بخشد.
مطالب مرتبط:
