انواع سنسور دوربینهای مداربسته و مزایای آنها

با توجه به پیشرفت روزافزون دوربین های مداربسته و اهمیت قدرت و کیفیت آنها کمپانی های تولید کننده به فکر گسترش تکنولوژی و نوآوری در این زمینه می باشند. در قلب هر دوربین دیجیتال در جهان یک حسگر تصویر وجود دارد. حسگر تصویر مسیول تبدیل نور به سیگنال های دیجیتال است. امروزه دو نوع اساسی از سنسورهای تصویر مورد استفاده CCD (دستگاه های جفت) و CMOS سنسور (نیمه هادی اکسید فلزی مکمل) وجود دارد. هر نوع حسگر تصویر دارای مزایا و معایبی است که بر اساس نیاز از آن استفاده می شود.پیشرفت های اخیر در تکنولوژی هر دو نوع را برای طیف وسیعی از نیازها مناسب ساخته است.

هر دو نوع لنز کارشان تبدیل نور به سیگنالهای الکتریکی است.در مدل CCD علاوه بر سنسور تصویر نیاز به مدارات مانند آمپیلی فایر . Digitizers مدار اصلاح است .به همین علت فضای اندازه این نوع دوربینها نمی تواند زیاد کوچک باشد .اما سنسور CMOS این طور نیست و می تواند تمامی این مدارات را در تراشه کوچک خود جا بدهد. مزیت این سنسور در مدار کوچکتر و مصرف برق پایینتر است. سنسور CCD در اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی و CMOS در اوایل دهه ۱۹۷۰ اختراع شدند. سنسورهای CCD انتخاب اصلی برای تصویربرداران به دلیل تصاویر فوق العاده خود شدند. به این دلیل که در فن آوری موجود آن زمان تولید تراشه سنسورهای CCD بسار ساده تر و ارزان تر از رقیب خود بود. تا سال ۱۹۹۰ سنسورهای CMOS به دلیل گرانی تولید و فرایند تولید سخت به صرفه نبودند و در دسترس قرار نمی گرفتند اما بعد از آن سال به دلیل پیشرفت تکنولوژی بیشتر مورد استفاده قرار گرفت ولی هنوز به کیفیت تصویر بالا دست نیافته بود.
هر دو نوع لنزهای CCDو CMOS اگر به درستی طراحی شده باشند می توانند تصاویری با کیفیت بالا بیافرنینند. امروزه اختلاف بین سنسورهای CCD و CMOS بسیار کمتر شده است. تولید کنندگان CMOSتوانسته اند لنزی با کیفیت تصویر بسیار زیاد بسازند در حالی که تولید CCD به تکنولوژی تولید لنزهای کوچک و بامصرف برق کمتری رسیده اند. در نتیجه می شود این لنزها را در دوربین های ارزان قیمت و دوربین های موبایل به کار برد و از لنزهای CMOS در دستگاههای صنعتی و حرفه ای استفاده نمود.

در جمع بندی کلی CMOS ها دارای مدارات مجتمع پیشرفته تر ، اتلاف انرژی کمتر و اندازه های کوچکتر در مقابل کیفیت تصویری که ارائه می دهند ، می باشند . وهمچنین برای تولید انبوه دارای تکنولوژی مناسب تری هستند و درجاهائیکه کیفیت تصویر اهمیت چندانی ندارد کاربرد فراوان دارند از قبیل : دوربین های مدار بسته ، دور بین های ویدئو کنفرانس، اسکنرهای بارکد ، ماشین های فاکس و…، در مقابل CCDها کیفیت تصویر بالاتری ارائه می دهند و برای کاربردهایی که احتیاج به کیفیت بالائی دارند همچنان بهترین انتخاب می باشد همانند عکاسی های دیجیتال ، دوربین های تلویزیونی ، تصاویر صنعتی با دقت بالا و استفاده های علمی و صنعتی دیگر. پس در کل این دونوع سنسور دارای کاربرد متفاوتی می باشند و با توجه به اینکه قیمت های هر دو نوع سنسور در دوربین های تجاری چندان تفاوتی نمی کتد می بایست انتخابی متناسب با کاربرد نمود .
با این حال صنعت سیستمهای حفاظتی و نظارتی امروزه تصمیم گرفته است که سلطه لنزهای CCD بر این صنعت را تغییر دهد زیرا CMOS های باکیفیت جایگزین خوبی برای CCD می باشند. اگر چه برخی از تولید کنندگان دوربین های امنیتی به دلایلی فکر می کنند اگر با CCDبمانند بهتر است! Exmor نام نوعی فناوری است که شرکت سونی به حسگرهای CMOS افزوده است. این حسگر ساختاری با پس زمینه ی روشن و شفاف (back-illuminated structure) دارد که به طور انحصاری توسط شرکت Sony طراحی شده است. این حسگر با این هدف طراحی شده که به دوربین ها این توانایی را بدهد که حتی در محیط های با نور ضعیف (مثل نور شمع) تصاویری باکیفیت بگیرند. شرکت سونی ادعا می‌کند، فناوری اکسمور تقریباً ۲ برابر حساس تر از حس گرهای CMOS با شفافیت جلوی تصویر معمولی (front-illuminated) است و همچنین باعث کاهش پرش های تصویر(noise) می شود. در حس گر Cmos با پس زمینه شفاف (back-illuminated) نور از پشت به سمت بستر سیلیسیومی هدایت می شود و باعث می‌شود نور با کیفیت بالایی مورد استفاده قرار بگیرد که در ساختارهای با شفافیت جلوی تصویر (front-illuminated) امکان پذیر نیست. دوربین های کیوهان که دارای سنسور های Exmor می باشند اکنون می توانند تصویر های با کیفیت و شفاف در نور کم (مثلاً در هنگام شب) را دریافت و ضبط نمایند.

در فوریه ی ۲۰۰۹، شرکت سونی اولین دوربین های فیلم برداری با کیفیت بالا (HD) در جهان را که به حس گر CMOS با پس زمینه ی شفاف (back-illuminated) مجهز بودند را معرفی کرد که شامل HDR-XR500V و و HDR-XR520V بودند. در حال حاضر کیوهان از سنسور مدل IMX222 شرکت سونی که دارای فناوری Exmor می باشد برای دوربین های خود استفاده کرده تا بتواند کیفیت بالایی را ارایه دهد.

یکی از مهمترین جنبه های طرح ریزی یک سیستم حفاظتی استفاده از دوربین های مداربسته مناسب جهت جلوگیری از سرقت و نفوذ می باشد.طی سالیان سال از مشتریان یک چیز شنیده می شود که از سارقان فیلم گرفته شده ولی آنها قادر به شناسایی او نیستند. گاهی اوقات چهره سارق پوشیده نیست و او در فیلم ضبط شده کاملا دیده می شود اما چهره او اصلا قابل شناسایی نیست. در اکثر ویدئوها زمانی که شما سعی می کنید تصویر ضبط شده را جهت دیدن جزئیات بیش از حد زوم کنید پیکسل ها بزرگ و چهار خانه آزار دهنده بوده و نمی توان درک درستی از تصاویر داشت و باید چندین برابر هزینه کرد تا با خرید دوربین های مگاپیکسلی بتوان روی تصاویر دوربین مداربسته تسلط داشت.

بیشتر دوربین های فکس دارای لنز ثابت ۳.۶ هستند وتوان دریافت تصاویر ۳۰ درجه عرض و ۲۲ درجه ارتفاع را دارند. این بدان معناست که یک فرد در فاصله شش متری تنها ۴/۱ تصویر است و این اندازه برای شناسایی یک فرد بسیار کوچک است. لنز ۳.۶mm برای دیدن فعالیت های یک اتاق خوب است ولی برای شناسایی افراد داخل آن اتاق اصلا مناسب نیست . پس شما اگز می خواهید چهره ها را شناسایی کنید بهتر است از لنزهای تله تر(زوم تر) استفاده کنید. اگر شما از یک لنز ۱۶mm استفاده کنید می توانید تصویری با عرض ۷ درجه و ارتفاع ۵ درجه داشته باشید. واگر شما این دوربین را به سمت یک درب ورودی بگیرید می توانید شخصی که وارد اتاق می شود را طوری ببینید که چهره او کاملا تصویر ضبط شده را پر کرده است. اگر کمی بیشتر بابت خرید هزینه کنید می توانید دوربینی بگیرید که لنزش قابل تنظیم بوده و شما می توانید بر اساس موقعیت دوربین و مکان لنز دوربین مداربسته را تنظیم نمایید.

البته کار مقرون به صرفه تری نیز وجود دارد. شما می توانید دوربین باکس تهیه کرده و با بر اساس موقعیت لنز مناسب آن موقعیت را جداگانه تهیه نمایید .البته باز هم از لنزهای قابل تغییر استفاده کنید از ۶mm-15mm و برای ارتقا بیشتر و هزینه زیاد از لنزهای ۵mm-100mm می رسیم.