سنسور تصویر دوربین مداربسته و کمپانی های تولیدکننده‌ی ‌آن

یکی از پارامترهای مهم در قیمت دوربین مداربسته، سنسور تصویر دوربین مداربسته(Image Sensor) می‌باشد. متاسفانه یک باور عمومی وجود دارد که کیفیت تصویر یک دوربین، فقط به رزولوشن(برحسب مگاپیکسل) وابسته است. به همین دلیل خیلی از اوقات در مورد اختلاف قیمتی برندهای مختلف با مگاپیکسل یکسان، ابهاماتی بوجود می آید. در این مقاله قصد داریم در مورد انواع سنسور تصویر، کمپانی‎‌های تولید کننده آن، نحوه عملکرد و اجزای حسگر تصویر صحبت کنیم. با ماه همراه باشید…

شما می‌توانید فایل صوتی این مقاله را نیز گوش کنید:

 

سنسور تصویر دوربین مداربسته
سنسور تصویر دوربین مداربسته

 

 سنسور تصویر دوربین مداربسته و اجزای آن

چیپ سنسور تصویر حالت جامد، شامل پیسکل هایی است که از عناصر حساس به نور، لنزهای میکرو و اجزای میکرو الکتریکی تشکیل شده است. پیوندهای سیمی(wire bonds)، سیگنال را  به پدهای تماسی در پشت سنسور منتقل می کنند. قاب دور چیپ سنسور، پیوندهای سیمی را از محیط های خشن و آسیب های فیزیکی محافظت می کند. این قسمت شامل اتصالات الکترونیکی برای انتقال سیگنال است. یک شیشه شفاف بر روی این قاب مربعی شکل نیز وجود دارد که از چیپ سنسور و سیم ها محافظت می کند. در حالی که اجازه ورود نور را به ناحیه حساس به نور نیز می‌دهد.

در تصویر زیر یک سنسور تصویر CMOS معمولی دیده می شود. چیپ سنسور در یک پکیج با شیشه محافظ، نگه داشته شده است. این پکیج دارای پدهای تماسی است که سنسور را به PCB وصل می کند.

اجزای داخلی ایمیج سنسور
اجزای داخلی ایمیج سنسور

 

وظیفه و عملکرد سنسور تصویر دوربین مداربسته 

همانطور که می دانیم اگر نور نباشد، تصویری هم تولید نمی‌شود. امواج نوری در محیط در اثر برخورد با یک سطح یکی از سه حالت زیر را از خود بروز می دهند:

  1.  نور در برخورد با جسم، از آن عبور می کند.
  2.  نور در برخورد با جسم، جذب می شود.
  3. نور در برخورد با جسم، بازتاب می کند.

تصویری که از دوربین مداربسته روی مانیتور می بینیم، در اثر امواج نوری می باشد که به سطح جسمی برخورد کرده و به سمت دوربین بازتابش داشته است. این نور می تواند یک منبع نوری مانند خورشید، یک پروژوکتور، یک لامپ یا حتی نور ستارگان باشد. حال این نور وارد دوربین مداربسته ما می شود. به اولین قسمتی که می رسد لنز دوربین است. لنز وظیفه تجمیع نورهای ورودی را برعهده گرفته است. در قدم بعدی این نورها از فیلتر قطع کننده مکانیکی ICR عبور کرده و به سنسور تصویر می رسند. تا قبل از این مرحله فقط و فقط ما با نور سروکار داشتیم.

وظیفه Image Sensor، تبدیل نور ورودی محیط یا همان فوتون که از طریق لنز یا سایر اپتیک‌ ها متمرکز شده است، به سیگنال الکتریکی می باشد. بسته به اینکه سنسور تصویر CCD یا CMOS باشد، اطلاعات به صورت ولتاژ یا سیگنال دیجیتالی به مرحله بعدی منتقل می شود.

عملکرد سنسور تصویر دوربین
عملکرد سنسور تصویر دوربین

سایز سنسور تصویر و پیکسل آن 

همانطور که می دانیم، هرچقدر سایز و ابعاد پیکسل سنسور تصویر دوربین مداربسته بزرگتر باشد، حساسیت نوری بیشتر خواهد بود. در این حالت ابعاد بیشتری از فوتودیودها نور را  دریافت خواهند کرد. اگر قاب دور سنسور ثابت باشد ولی وضوح تصویر افزایش یابد، اندازه پیکسل باید کاهش یابد. اگر چه این سبب کاهش حساسیت نور سنسور می شود، ولی در ساختار پیکسل، با فناوری کاهش نویز و پردازش تصویر به آن کمک خواهد کرد.

بازه ای که سایز سنسورها برای اکثر دوربین ها استفاده می شود، بین ½ تا ¼ اینچ می باشد که این سایز بیشتر به سمت 1/3 اینچی متمایل است. نکته بسیار مهم در اینجا، فرمت های سنسور تصویر فقط ناحیه چیپ را توصیف می کند و نه قاب دور سنسور را. در تصویر زیر از سنسور تصویر CMOS با فرمت 2/3 “ استفاده شده است. اما، سایز قطری قالب فقط 0.43″ اینچ (11 میلی متر) است. “اینچ” سنسور فعلی اندازه واقعی سنسور نیست.

سایز سنسور تصویر
سایز سنسور تصویر

 

 جدول مقایسه بین فرمت (سایز) سنسور تصویر با سایز قطر سنسور تصویر

سایز یا فرمت سنسور تصویر بر حسب اینچ ا اینچ 2/3 اینچ1/1.8 اینچ1/3اینچ
قطر سنسور تصویر بر حسب میلی متر16 میلی متر11 میلی متر8.9 میلی متر6 میلی متر

 

سایز پیکسل بر حسب میکرومتر(µm) می باشد که شامل کل ناحیه فوتودیود و ناحیه‌ی الکترونیکی اطراف آن می باشد. یک پیکسل CMOS شامل یک فوتودیود، آمپلی فایر، گیت ریست، گیت انتقال و قسمت شناور می باشد.

اجزای داخلی پیکسل های تصویر
اجزای داخلی پیکسل های تصویر

کمپانی‌های تولیدکننده‌ی سنسور تصویر

رقابت بین کمپانی های تولید کننده سنسور و کمپانی های تولید کننده دوربین سبب شده است که برخلاف پردازنده ها، که حداقل یک مدل روی آن ها قید شده است (البته در برخی مواقع به سختی دیده می شود)، سنسورهای تصویر مدل خاصی روی آن‌ها دیده نشود. در جدول زیر برخی از مهم ترین تولیدکنندگان سنسور تصویر دوربین مداربسته را آورده‌ایم.

ردیف کمپانی تولیدکننده سنسور تصویر چندین نمونه سنسور
1SONYIMX323-IMX307
2OMNIVISIONOV9723-OV4689
3APTINAAR0130-AR0521
4GALAXYCOREGC2053-GC2033
5SOIF23-F37
6MICRONMIS2003-
7SMARTSENSE

نکته‌ی بسیار مهم: بدون شک سنسورهایی که کمپانی SONY تولید می‌کند، با اختلاف زیادی بهترین، باکیفیت ترین و ماندگارترین تصویر را به شما خواهند داد. به همین دلیل قیمت دوربین هایی با سنسور سونی به مراتب بیشتر از بقیه می باشد. از طرفی خیال شما بابت ماندگاری تصویر در سال‌های آینده راحت خواهد بود و نیازی به هزینه برای نصب مجدد نخواهید داشت.

 ویژگی های سنسور تصویر دوربین مداربسته

چهار مورد از مهم ترین ویژگی های یک سنسور تصویر که در دیتا شیت محصولات به آن اشاره می‌شود، عبارت اند از:

  •  WDR

رنج بازه داینامیکی در دوربین مداربسته نشانگر توانایی سنسور تصویر در دریافت اختلاف میزان نوری بین دو ناحیه متفاوت می باشد که واحد آن دسی بل(db) است. فرض کنید در یک تصویر که در میدان دید دوربین قرار دارد، اختلاف نوری داریم. در واقع به علت منبع نوری، قسمتی از تصویر پرنور تر از قسمت های دیگر می شود. به همین دلیل تصویر سوژه، مطلوب نیست. در تصویر زیر به مقایسه تصویر در دو حالت WDR و DWDR پرداخته ایم.

فعال کردن DWDR
فعال کردن DWDR
فعال کردن WDR
فعال کردن WDR

 

  •  حداقل میزان نور مورد نیاز

حداقل میزان نور یا همان حساسیت نوری Minimum Illumination، کمترین میزان نوری می باشد که دوربین برای دیدن تصویر نیاز دارد. هر چقدر این عدد کمتر باشد، یعنی در محیط کم نور توانایی دوربین بالاتر است. واحد آن لوکس می باشد.

  •  تکنولوژی ساخت CCD  و CMOS

در سالهای گذشته سنسورهای CCD به نسبت CMOS طرفداران بیشتری بین کمپانی های معتبر دنیا داشت. ولی درحال حاضر اکثر برندهای معتبر در محصولات خود از سنسورهای CMOS با مگاپیکسل های بالا استفاده می کنند.

کمپانی سونی در سال 2015 اعلام کرده است که قصد دارد تولید CCD را متوقف و پشتیبانی از CCD را تا سال 2026 پایان دهد.

در حالتی که سنسور تصویر یک دوربین مداربسته از نوع سی موس باشد، هر پیکسل خود بصورت مجزا عمل میکند. ولتاژ دریافتی بصورت جدا خوانده شده و توسط مدار همان پیسکل و مبدل آنالوگ به دیجیتالی بصورت صفر و یک تبدیل می شود. اما در حالتی که سنسور تصویر دوربین ما CCD باشد، بار الکتریکی روی همه پیکسل ها بصورت کامل خوانده و به سمت مبدل A/D ارسال میشوند.

فیلم زیر شاید در این مورد بهتر این موضوع را نشان دهد:

 

  • رزولشن یا کیفیت تصویر

میزان دریافت جزییات تصویر یا همان تفکیک پذیری را با واحد مگاپیکسل مشخص می کنند. این عدد بیانگر تعداد پیکسل های تصویر است که  با دو عدد در کنار هم و با علامت ضربدر مشخص خواهد شد. هر چقدر این عدد بالاتر باشد، تصویر با کیفیت تر خواهد بود.

 

نتیجه گیری مهم

سنسور تصویر یکی از مهمترین پارامترهای قیمت دوربین، کیفیت تصویر و ماندگاری تصویر روی مانیتور می باشد. همانطور که در مقاله “خرید دوربین مداربسته و ناگفته‌های آن + 10 نکته مهم” نیز گفتیم، قضاوت در مورد یک دوربین باید در بلند مدت انجام شود. این قانون ارتباط تنگاتنگی با کیفیت سنسور تصویر دوربین مداربسته دارد. حتما در هنگام تهیه و خرید دوربین مداربسته پایداری و ماندگاری تصویر را مدنظر قرار دهید.

 

امیدوارم این مقاله تحلیلی برای شما مفید بوده باشد. ما در مجموعه صنعت امن از سنسورهای سونی ارجینال IMX335 – IMX307 – IMX323 در محصولات برندهای کستل، مگاویژن استفاده می‌کنیم. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره در مورد خرید دوربین مداربسته می توانید با شماره 88518080 تماس حاصل فرمایید. ضمنا خوشحال می شویم شما را در کانال تلگرام و صفحه اینستاگرام صنعت امن ببینیم.

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

مقایسه
50 ماه گارانتی