سنسور هاي دوربين و تاريخچه آن ها

توضیحات نظرات (0)
CCD قلب دوربین های دیجیتال بوده و جای شاتر و فیلم را در دوربین های معمولی می گیرد. ظهور این فناوری به سال 1960، زمانی که تلاش برای تولید حافظه های ارزان و در مقیاس بالا در حال انجام بود بر می‌گردد. در سال 1969، Willard Boyle و George Smith از CCD برای نگهداری اطلاعات استفاده کردند. اولین CCD مربوط به تصویر برداری به فرمت 100 * 100 پیکسل، در سال 1974 توسط شرکت Faichild Electronics تولید گردید. در سال‌ بعد این وسیله در دوربین های تلویزیونی برای رسانه های تجاری و بعدا در تلسکوپ ها و وسایل تصویر برداری پزشکی مورد استفاده قرار گرفت. این مدت ها پس از این زمانی بود که CCD در دوربین های دیجیتالی مورد استفاده عموم به فروشگاه های خیابانی راه پیدا نماید.
 
 
 
 
 
 
این وسیله نظیر چشم انسان است ولی بصورت الکترونیکی کار می‌نماید. هر CCD از میلیون ها سلول بنام فتوسایت یا فتودیود تشکیل شده است. این نقاط در واقع سنسورهای حساس به نوری هستند که اطلاعات نوری را به یک شارژ الکتریکی تبدیل می‌نمایند. وقتی اجزای نور که فتون نامیده می شود وارد بدنه سیلیکون فتوسایت می شود، انرژی کافی برای آزادسازی الکترون هایی که با بار منفی شارژ شده اند را ایجاد می‌ گردد. هر چه نور بیشتری وارد فتوسایت شود، الکترون های بیشتری آزاد می شود. هر فتوسایت دارای یک اتصال الکتریکی می باشد که وقتی ولتاژی به آن اعمال می شود، سیلیکون زیر آن پذیرای الکترون های آزاد شده می شود و همانند یک خازن عمل می کند. بنابر این هر فتوسایت دارای شارژ ویژه خود است که هر چه بیشتر باشد، پیکسل روشن تری را ایجاد می کند.
 
 
 
 
 
 
 
مرحله بعدی در این فرآیند بازخوانی و ثبت اطلاعات موجود در این نقاط است. وقتی که شارژ به این نقاط وارد و خارج می شود، اطلاعات درون آن ها حذف می شود و از آن جایی که شارژ هر ردیف با ردیف دیگر کوپل می شود، مثل این است که اطلاعات هر ردیف پشت ردیف قبلی چیده شود. سپس سیگنال ها در حد امکان بدون نویز وارد تقویت کننده شده و سپس وارد ADC می شوند.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فتوسایت های روی یک CCD فقط به نور حساسیت نشان می دهند، نه به رنگ. رنگ با استفاده از فیلترهای قرمز – سبز و آبی که روی هر پیکسل گذارده شده است شناسایی می شود. برای اینکه CCD از چشم انسان تقلید کند، نسبت فیلترهای سبز دو برابر فیلترهای قرمز و آبی است. این به این خاطر است که چشم انسان به رنگ های زرد و سبز حساس تر است. چون هر پیکسل تنها یک رنگ را شناسایی می کند، رنگ واقعی (True Color) با استفاده از متوسط گیری شدت نور اطراف پیکسل که به میان یابی رنگ مشهور است، ایجاد می شود.
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
جدیدا فوجی فیلم در طراحی CCD دست به ابداع جالبی زده است. این شرکت به جای استفاده از آرایش مربعی برای فتوسایت ها، از فتوسایت های کاملا متفاوت هشت ضلعی بزرگتری که در ردیف هایی با زاویه 45 درجه مرتب شده اند استفاده می کند. با این کار مشکل نویزهای سیگنال که برای فشردگی فتوسایت ها بر روی CCD محدودیت ایجاد می کرد حل شده است. با این کار رنگ هایی واقعی تر و محدوده دینامیکی وسیع تر و حساسیت به نور بالاتر به دست می آید که نتیجه آن عکس های دیجیتالی شارپ تر و با رنگ های جذاب تر می باشد.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CCD در اواخر دهه 1960 توسط محققان آزمایشگاه بل اختراع شد و در اول تصور می شد که یک حافظه کامپیوتری است اما به زودی معلوم شد که ccd کاربری های دیگری هم دارد مانند تصویر گیری چرا که حسگرهای سیلیکون نوری در خود داشتند و مانند موتور در ماشین سنسورهای CCD در دوربین های دیجیتالی برای عکس گرفتن به صورت ابزار اصلی کار می کردند. در فرم بسیار ابتداییT سنسورهای CCD، چشم های الکترونیکی برای دوربین هستند که نور را می گیرند و تبدیل به عکس می کنند و متعاقب آن سیگنال هایی را ساتع می کتنند که باعث می شود تصویر دیجیتالی به وجود آید. این در اصل پرده شبکیه دوربین شماست .CCD یک مدار مجتمع خیلی حساس است که از دانه هایی تشکیل شده که با دریافت نور و تبدیل آن به جریان الکتریکی ، هرکدام از این دانه های حس گر ، جریان را ذخیره کرده و سپس تخلیه می کند. درحال حاضر به طور وسیعی در دوربین های دیجیتال عکاسی و فیلمبرداری از CCD استفاده می شود. دستگاه های دیگری نیز مانند تلسکوپ های نجومی و حتی سیستم های خوانش بارکد از CCD استفاده می کنند. تعداد حس گرهای تشکیل دهنده هر CCD ، رزولوشن تصویر ثبت شده توسط دوربین را تعیین می کند که این مقدار معمولا بر مبنای مگا پیکسل تعریف می شود.در واقع عدد چند میلیونی که برای تصویر شما تعریف می شود ، حاصل ضرب تعداد نقاط طول در عرض CCD است. یک CCD خوب می تواند تصویر شما را در حداقل میزان نور محیط ثبت کند و کیفیت و رزولوشن را به خوبی حفظ کند. البته CCD دربین حس گرها ، نسبت به ضربه حساسیت بیشتری دارد.
 
 
CCD Chip چیست؟
 
CCD از ده ها هزار عنصر تصویر (Pixel) تشکیل شده است که بر روی یک Chip (تراشه) نازک 1.2", 1.3", 1.4" هستند. هر پیکسل به نوری که روی آن می افتد واکنش نشان می دهد به وسیله ذخیره کردن بار الکتریکی بر روی شبکه های دقیق و ثبت کردن امواج افقی و عمودی که به وسیله سیگنال ها به سمت جریان ویدئویی حمل می شوند. این انتقال سیگنال ها هر 60 بار در ثانیه ظاهر می شوند. CCD Chip 1.3" بیشترین استفاده را این روزها دارد. سایز قطری این چیپ 5.5 mm، ا اندازه افقی آن 4.4 mm و اندازه عمودی آن 3.3 mm است. سنسور ‌1.4" در این اواخر به طور گسترده ای بر روی دوربین های رنگی استفاده می شود که سایز قطری آن 4 mm،‌ افقی 3.2 mm و عمودی 2.4 mm است. شاترهای الکتریکی CCD Chip ها نقش مهمی را در داشتن یک تصویر واقعی و خوب ایفا می کنند. اساس کار CCD هم دقیقا به شکل چشم انسان است یعنی CCD نوری را که از طریق لنز به سمت آن هدایت می شود را گرفته و تبدیل به تصویر می کند دقیقا مانند چشم هر چه نور کمتر شود رنگ های تصویری که توسط دوربین برداشته شده اند کدر شده و در دوربین های معمولی با بالا رفتن درصد تاریکی این کدر شدن به سمت سیاه میل کرده و در نهایت منجر به از بین رفتن تصویر می شود.
 
در دوربین هایی که از فناوری های خاص برای تصویر برداری در تاریکی استفاده می کنند ( low Lux، Day & Night و IR ). این کدر شدن رنگ ها، باعث از بین رفتن رنگ و سیاه و سفید و سفید شدن تصویر می شود. به طور کلی تصویر تمامی دوربین هایی که قادر به تصویر برداری در تاریکی (مطلق و نسبی) هستند، در تاریکی سیاه و سفید است. امروزه از هر دو نوع حسگر به طور گسترده در دوربین های عکاسی دیجیتال استفاده می شود . به عنوان مثال شرکت Canon در دوربین های SLR خود از سنسورهای CMOS استفاده می کند در حالیکه شرکت نیکون از هر دو نوع سنسور بهره می گیرد. به طور کلی تفاوت کیفی زیادی بین این دو نوع سنسور وجود ندارد اما حسگرهای CMOS کم مصرف تر بوده و در شرایط کم نور یا نوردهی های طولانی عملکرد بهتری دارند. ضمناً از نظر فنی نمی توان سنسورهای CCD را در ابعاد فول فریم ( 24×36میلیمتر ) تولید کرد.
 

نوشتن نظر

نام شما:


نظر شما: توجه : HTML ترجمه نمی شود!

رتبه: بد           خوب

کد امنیتی را در کادر زیر وارد نمایید:



برچسب ها: سنسور هاي دوربين و تاريخچه آن ها, CCD Chip چیست؟, CCD, ADC, Day & Night
کلیه حقوق نزد Secupedia محفوظ است @2016