تحليل مستشعر الصورة في وحدات الكاميرا

مستشعر الصورة في وحدة الكاميرا هو أحد مكوناتها الأساسية، والمسؤول بشكل أساسي عن تحويل إشارات الضوء إلى إشارات لمزيد من المعالجة وتكوين الصورة. أدناه تحليل مفصل لمستشعر الصورة في وحدة الكاميرا:

تتكون الصورة الأساسية لمستشعرات الصور من:

المستشعرات الضوئية تتكون أساساً من عناصر حساسة للضوء (مثل وحدات البكسل)، مجموعات عدسات، فلاتر، ودوائر تحكم. بين هذه العناصر، العنصر الحساس للضوء هو الجزء الأساسي في المستشعر الضوئي، قادر على اكتشاف الضوء وتحويله إلى إشارة كهربائية. تُستخدم مجموعة العدسات لتركيز الضوء، مما يضمن تسليطه بدقة على العنصر الحساس؛ تُستخدم الفلتر لتصفية موجات الضوء المختلفة لتحقيق التصوير الملون.

أنواع حساسات الصور

جهاز الشحن المتكامل

تعتبر تقنية CCD تقنية سابقة لأجهزة استشعار الصور، وتتميز بجودة صورة جيدة، وضوضاء منخفضة، وحساسية عالية، ونطاق ديناميكي كبير.

ومع ذلك، تحتوي أيضًا كاميرات CCD على عيوب مثل الحجم الكبير والوزن الثقيل والسرعة البطيئة واستهلاك الطاقة العالي وأداء ضد الزلازل الضعيف، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في تطبيقها في وحدات الكاميرا.

المعالج المعدني الأكسيد الشامل (CMOS)

أجهزة استشعار CMOS هي من بين أكثر أجهزة الاستشعار الصورية استخدامًا اليوم، مما يوفر تكاملًا أعلى واستهلاك طاقة أقل وحجمًا أصغر.

تحقق أجهزة استشعار CMOS أداءً أعلى وتكلفة أقل من خلال دمج الفوتودايود مع الترانزستورات على نفس الشريحة.

في السنوات الأخيرة، مع التقدم التكنولوجي المستمر، قد تحسنت بشكل كبير أجهزة استشعار CMOS في جودة الصورة، محلًّا تدريجيًا أجهزة استشعار CCD في وحدات الكاميرا.

III. معلمات الأداء لمستشعرات الصور الدقة:

القرار يشير إلى قدرة مستشعر الصورة على التقاط تفاصيل الصورة، والتي تمثل عادة بعدد البكسلات. على سبيل المثال، يعني قرار 8 ميجابكسل أن مستشعر الصورة يمكنه التقاط 8 ملايين بكسل مستقل.

معدل الإطارات:

معدل الإطارات يشير إلى عدد إطارات الصور التي ينقلها جهاز استشعار الصورة في الثانية. يمكن أن يوفر معدل إطارات عالٍ تأثيرات صورة أكثر سلاسة، وهو مناسب بشكل خاص للمشاهد السريعة الحركة.

الحساسية:

الحساسية تشير إلى استجابة مستشعر الصورة للضوء. يمكن أن تؤدي الحساسية العالية إلى تحسين جودة الصورة في ظروف الإضاءة المنخفضة.

التباين والبسطوانية:

يمكن تصنيف أجهزة استشعار الصور أيضًا استنادًا إلى معلمات مثل الحساسية والتباين والبعد البؤري. هذه المعلمات حاسمة لتطبيق وحدات الكاميرا في سيناريوهات مختلفة.

IV. مبدأ عمل أجهزة الاستشعار الصورية

عندما يدخل الضوء إلى المستشعر، يولد شحنة من خلال العنصر الحساس للضوء، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى إشارة رقمية. قد تختلف أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار الصوري في بناء عناصرها الحساسة للضوء وطريقة تحويل الشحنة، ولكن المبدأ العام يعتمد على التحويل الفوتوكهربائي، محولا الصور البصرية إلى معلومات صور رقمية يمكن للجهاز استخدامها.

العلاقة بين هيكل وحدة بكسل مستشعر الصورة وجودة الصورة

زيادة امتصاص الضوء وسطوع الصورة: على سبيل المثال، قد تتضمن تصميم الصورة وحدات بكسل بيضاء إلى جانب وحدات بكسل ملونة متعددة. يمكن لوحدات البكسل البيضاء زيادة كمية الضوء الملتقطة، مما يعزز سطوع الصورة التي تنتجها مستشعر الصورة.

تحسين دقة الصورة: في بعض أجهزة استشعار الصورة، تكون وحدات البكسل على شكل مضلعات (مثل السداسيات)، وتتم ترتيب صفوف وأعمدة متعددة من وحدات البكسل بشكل متناوب، مما يسمح بترتيب أكثر كفاءة لوحدات البكسل. هذا يعزز بشكل فعال دقة الصورة ويعزز جودة الصورة.

تنسيق التنسيق بين أجهزة استشعار الصورة والمكونات الأخرى

في وحدة الكاميرا، يتم نقل الإشارات الكهربائية أو الرقمية التي تم التقاطها بواسطة مستشعر الصورة إلى معالج الصورة. يتولى المعالج مسؤولية معالجة وتحسين هذه الإشارات، مثل إجراء تصحيح الألوان، وتقليل الضوضاء، وتعزيز تفاصيل الصورة، مما يؤدي في النهاية إلى إنشاء صورة يمكن عرضها وتخزينها. في الوقت نفسه، تتحكم وحدة التحكم في وحدة الكاميرا (بما في ذلك الطاقة، ومعالجة الصورة، والصوت، إلخ) أيضًا في عملية مستشعر الصورة، مثل ضبط وقت التعرض، والحساسية، إلخ، لضمان أن يمكن لمستشعر الصورة العمل بشكل طبيعي تحت ظروف بيئية مختلفة ومتطلبات التصوير.