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 شركت Fairchild Semiconductor ابداع گرديد. در حال حاضر، بكارگيري اين سنسور ها در دوربين هاي مداربسته بسيار رواج يافته است.

نحوه عملكرد و ساختار سنسور هاي CMOS

به طور كلي، وظيفه سنسور تبديل نور دريافتي از تصاوير به سيگنال الكتريكي است. چيپ هاي تصوير قسمتي از ساختار دوربين ها محسوب مي گردند كه نور دريافتي را به سيگنال هاي الكتريكي تبديل مي كنند. 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 پيكسل، فتوسايد يا فتوديود تشكيل شده است. نور دريافت شده از قسمتي از تصوير، در اين پيكسل ها ذخيره شده و سپس تبديل به الكترون مي شود. اين الكترونهاي آزاد شده سپس به ولتاژي معين تبديل و پس از آن  توسط يك تقويت كننده تبديل به سيگنال آنالوگ مي شوند. سيگنال توليد شده توسط كانورتر  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 كه امكان ثبت تصاوير را به صورت رنگي فرآهم مي كند. 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 تكنولوژي سنسور هاي CMOS در دوربين هاي مدار بسته شامل مزايا و معايبي است كه در ادامه به طور خلاصه به آن اشاره مي كنيم:

• اين سنسور ها تصاويري با كيفيت HD و داراي يكپارچگي مناسب ايجاد مي كنند.
• كيفيت به نمايش گذاري رنگ ها در تصاوير توسط اين سنسور ها خوب است.
• نرخ فريم و سرعت پردازش در آنها بالا است.
• مصرف انرژي كمي دارند.
• ارزان و مقرون به صرفه هستند.

معايب سنسور CMOS

• تصاوير ايجاد شده داراي نويز نسبتا زيادي هستند.
• اين سنسور ها داراي كيفيت عملكرد متوسطي هستند.
• در نور كم عملكرد ضعيفي دارند.

تفاوت سنسور  CMOS با  CCD

در حال حاضر از دو تكنولوژي چيپ تصوير در دوربين هاي مدار بسته استفاده مي گردد. چيپ تصوير  CCD با سابقه بيش از 30 سال كه در بسياري از دوربين هاي قديمي وجود دارد. و سنسور CMOS كه در سال هاي اخير پيشرفت چشمگيري داشته و تكنولوژي جديدتري محسوب مي گردد. در ادامه به برخي از تفاوت هاي اين دو سنسور اشاره مي كنيم:

1. سنسور هاي CMOS داراي مصرف انرژي كمتري هستند كه برابر با 5-12 ولت و 35-70 ميلي آمپر است. در حاليكه اين مقادير در CCD ها برابر با 12 ولت و 150-300 ميلي آمپر است. در نتيجه در CMOS اتلاف انرژي كمتري صورت مي گيرد.
2. سنسور هاي CMOS قيمت ارزان تري نسبت به CCD ها دارند. زيرا قابليت اين را دارند كه بر روي هر نوع بدنه ي سيليكوني استانداردي ساخته شوند. قيمت پايين سنسور هاي  CMOS يك مزيت چشمگير براي افرادي است كه به دنبال تجهيزات با كيفيت و در عين حال با قيمت پايين هستند.
3. سنسور هاي CMOS ساختار ساده اي دارند به طوري كه تمامي عمليات روي صفحه سنسور انجام مي شود در نتيجه منجر به سرعت عملكرد بيشتري در آنها مي گردد.
4. در سنسور هاي CMOS هر پيكسل به طور جداگانه داراي يك ترانزيستور است كه باعث توليد يك ولتاژ جداگانه از هر پيكسل مي شود. اين مسئله در عين حال كه منجر به افزايش سرعت عملكرد در آنها مي گردد ولي باعث شده تا حساسيت كمتري نسبت به نور داشته باشند. به همين دليل عملكرد خوبي در نور كم و در شب ندارند.
5. سنسور هاي CCD تصاويري با كيفيت بالا و نويز كمتر ايجاد مي كنند. اما سنسور هاي CMOS چند برابر بيشتر نويز تصوير نسبت به سنسورهاي CCD دارند.
6. سنسور هاي CCD ماندگاري بيشتري داشته و به دليل تعداد پيكسل هاي بيشتري كه در ساختار خود دارند تصوير با كيفيت تري ارائه مي دهند.

سنسور هاي CMOS و CCD هر كدام داراي معايب و مزاياي هستند. با اين حال تكنولوژي آنها به سرعت در حال پيشرفت است. از اين رو، بهترين استراتژي براي سازندگان، تداوم سنجش و بهبود عملكرد سنسورها در توليدات جديد است. تا در نهايت عملكرد اين سنسور ها به درجه اي از كيفيت برسد كه ابهامي در انتخاب هر كدام از آنها براي كاربران از بين برود.

اخيرا فن آوري هاي پيشرفته تري با نام هاي Interlaced و progressive به ساختار سنسور هاي CMOS و CCD اضافه شده كه ويژگي هاي اساسي آنها را بهبود مي بخشد.

مطالب مرتبط:

1. دستگاه DVR هيبريد چيست ؟
2. مقالات جديد درباره تكنولوژي هاي دوربين هاي مداربسته
3. قابليت ضبط Edge Recording دوربين مداربسته
4. نصب ميكروفن دوربين مدار بسته