دوربین های CID

دوربین‌های CID (دستگاه‌های تزریق شارژ) نوعی دستگاه ضبط تصویر هستند که از حسگر تصویر برای ثبت نور مرئی به عنوان سیگنال الکترونیکی استفاده می‌کنند. این نوع دوربین ها از فیلم فتوشیمیایی برای گرفتن عکس یا فیلم استفاده نمی کنند . در عوض، سیگنال الکترونیکی در حافظه داخلی یا یک دستگاه متصل از راه دور ثبت می شود. فناوری CID در سال 1972 در پاسخ به CCD توسعه یافت . اما اخیراً توسط دوربین های CMOS به عنوان جایگزین اصلی CCD جایگزین شد . CID یک منبع ارزشمند در صنایع تحقیقاتی و صنعتی است.

نمایش تمام سازندگان دوربین های CID

عملکرد دوربین CID

پس از شروع عملکرد ضبط دوربین، لنز دوربین نور را از طریق دیافراگم دوربین، فیلترهای نور و روی حسگر تصویر الکترونیکی متمرکز می کند. سنسور تصویر در یک الگوی شبکه ای مرتب شده است که هر مربع مجزا یک پیکسل نامیده می شود. سنسور تصویر نمی تواند رنگ نور ثبت شده را تعیین کند، فقط شدت آن را تعیین می کند. رنگ معمولاً با استفاده از یک فیلتر رنگی مشخص می شود که فقط یک رنگ نور از طیف مرئی را به هر پیکسل می دهد. فیلتر رنگ معمولاً در یک الگوی فیلتر Bayer قرار می گیرد که برای میانگین رنگ های یک مربع 2×2 پیکسل استفاده می شود. از آنجایی که فیلتر مقداری نادرستی ایجاد می کند، هرگونه تغییر رنگ درون یابی نامیده می شود. یک روش جداگانه برای شناسایی رنگ از حسگرهای تصویر جداگانه استفاده می کند که هر کدام به گرفتن بخشی از تصویر رنگی، مانند یک رنگ اختصاص داده شده است، و نتایج برای تولید تصویر تمام رنگی ترکیب می شوند. آنها معمولاً به جای داشتن فیلترهای یکپارچه روی حسگرها، از دستگاه های جداسازی رنگ مانند تقسیم کننده های پرتو استفاده می کنند.

هر پیکسل سنسور تصویر CID روی دو خازن متقاطع چیده شده است. پس از خواندن شدت نور، روی حسگر ذخیره می شود تا زمانی که پیکسل آسیاب شود یا به زیرلایه تزریق شود. از آنجایی که تصویر روی سنسور باقی می ماند، جریان جابجایی برابر با سیگنال روی سنسور ایجاد می شود. جریان جابجایی زمانی که شارژ بین خازن ها جابه جا می شود خوانده می شود و سپس تقویت شده و به ولتاژ تبدیل می شود. این ولتاژ خروجی دوربین است که به عنوان سیگنال ویدیویی ایجاد می شود. از آنجایی که تصویر هنوز روی سنسور تصویر CID است، این تصویر غیرمخرب است.

مزایای CID

بازخوانی غیر مخرب دوربین CID امکان نوردهی دقیق را حتی در سناریوهای کم نور فراهم می کند. اگر تزریق شارژ قطع شود، یک CID می تواند نوردهی با گذشت زمان عالی را ارائه دهد. گلدهی و لکه دار شدن در دوربین های CID بسیار کاهش می یابد زیرا شارژ در پیکسل نگه داشته می شود و هیچ ناحیه مات بین پیکسل ها وجود ندارد. این باعث می‌شود حسگرهای CID برای تشخیص الگو، ردیابی هدف، پردازش تصویر و اندازه‌گیری دقیق مناسب باشند. CID ها همچنین در برابر تشعشع سخت می شوند و آنها را برای تحقیقات سخت و محیط های صنعتی مفید می کند.

تولید دوربین CID

هنگام ضبط تصاویر، چندین ویژگی دوربین باید بر اساس کیفیت تصویر مورد نیاز، روش پخش، و ویژگی هایی که ممکن است ضبط ویدیو را در شرایط ضبط خاص بهبود بخشد، در نظر گرفت.

کیفیت ویدیو

لنز

صرف نظر از روش ثبت تصویر دوربین، لنز مهم ترین جزء در مورد فیلم برداری با کیفیت بالا باقی می ماند. لنزها برای اصلاح انحرافات نوری که در هنگام ضبط ویدیو رخ می دهند، ساخته شده اند و طیف گسترده ای از لنزهای دوربین برای سناریوهای مختلف ضبط وجود دارد. لنزها در چندین کاربرد استاندارد و سبک های نصب وجود دارند.

لنزهای نصب CS/C/S

لنزهای C-mount دارای فاصله فلنجی 17.5 میلی متری هستند و برای دوربین های C-mount مورد نیاز هستند. در مقایسه، لنزهای CS-mount دارای فاصله 12.5 میلی متری از پشت فلنج هستند. لنزهای CS-mount به دلیل فاصله کانونی عقب کمتری که دارند، نمی توانند با دوربین های C-mount استفاده شوند. C-mount دارای قطر 1 اینچ و رزوه نصب 32 نخ در هر اینچ است.

دوربین های CS-mount می توانند از لنزهای C-mount و CS-mount استفاده کنند. با این حال، لنزهای C-mount به آداپتور 5 میلی متری یا تنظیمات دوربین CS-mount نیاز دارند. لنزهای CS-mount به دلیل فاصله کانونی کمتری که دارند، فقط با دوربین های CS-mount قابل استفاده هستند. CS-mount دارای قطر 1 اینچ و رزوه نصب 32 نخ در هر اینچ است.

S-mount یک پیکربندی نصب کوچکتر است که در دستگاه هایی مانند دوربین های رایانه شخصی و دوربین های نصب شده روی برد استفاده می شود. پایه های S از رزوه های M12 x 0.5 استفاده می کنند.

یک لنز F-mount از یک پایه سرنیزه ای استفاده می کند که توسط نیکون استاندارد شده است.

ابعاد لنز مانت F

قطعنامه

هنگامی که یک ولتاژ به مبدل آنالوگ به دیجیتال رسید، یک کد باینری برای تفسیر به آن اختصاص داده می شود. به هر پیکسل با توجه به عمق بیت مبدل مقداری مربوط به دامنه سیگنال داده می شود. یک ADC با وضوح 10 بیتی به هر پیکسل مقداری بین 0 تا 1024 (2 10 ) اختصاص می دهد که نشان دهنده شدت نور در مقیاس خاکستری است.

رزولوشن کیفیت تصویر هنگام مشاهده است. برای دوربین های دیجیتال، وضوح به تعداد پیکسل ها (افقی و عمودی) بستگی دارد. در اندازه استاندارد، پیکسل‌های بیشتری جزئیات عکس را واضح می‌کنند، اما وقتی بزرگ‌تر می‌شوند، پیکسل‌ها در اثری به نام پیکسل‌سازی آشکار می‌شوند. این شبیه دانه روی فیلم است. وضوح دوربین دیجیتال معمولاً با مگاپیکسل (MPx) اندازه گیری می شود که هر مگا نشان دهنده یک میلیون پیکسل مربع است. وضوح بالا به عنوان وضوح 1280 x 720 پیکسل یا بیشتر در نظر گرفته می شود.

نرخ فریم

این تعداد عکس گرفته شده با فریم در ثانیه اندازه گیری می شود. چشم انسان قادر است بین 10 تا 12 تصویر مجزا در هر ثانیه متمایز کند. هر چیزی بیشتر و تغییرات سریع تصاویر توهم حرکت را ایجاد می کند. نرخ فریم دوربین‌های منفرد بسیار به روش پخش و قلمرو یا کاربرد خاص دوربین بستگی دارد، که هر دو به طور کامل در زیر پوشش داده شده‌اند.

سرعت شاتر

این مدت زمانی است که نور به سنسور تصویر یا فیلم می رسد. مستقیماً میزان نوردهی را همراه با دیافراگم کنترل می کند. سرعت شاتر آهسته‌تر منجر به ضبط حرکت تار می‌شود. از آنجایی که دوربین‌های CID به صورت الکترونیکی فعال می‌شوند، اکثر آنها شاتر دستی را کنار می‌گذارند. در عوض، دوربین‌های دیجیتال می‌توانند یک شاتر الکترونیکی ارائه دهند که سریع‌تر است زیرا هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد.

حساسیت

اینکه دوربین چقدر در شرایط کم نور عکس می گیرد با LUX اندازه گیری می شود. این عددی است که نشان‌دهنده حساسیت یک دوربین است و عدد کمتر LUX در نور کمتر بهتر می‌بیند. دوربین های رنگی و تک رنگ LUX را متفاوت اندازه گیری می کنند.

پخش دوربین

ضبط ویدئو اغلب با مشخصات تعیین شده توسط استاندارد اتخاذ شده در هر منطقه تنظیم می شود. این استانداردها سازگاری ضبط و پخش ویدیو را در رسانه های منطبق مانند انتقال آنالوگ و دیجیتال (مانند PAL، ATSC، DTMB) و دستگاه های ذخیره سازی ویدیوی سخت افزاری (VHS و DVD) تضمین می کنند. اغلب، دوربین ها برای فیلمبرداری از تصاویر تولید می شوند تا با این استانداردها مطابقت داشته باشند.

نصب دوربین

موقعیت یابی دوربین با استفاده از انواع پایه ها انجام می شود. بازوهای قابل گسترش و قابل تنظیم معمول هستند، بنابراین دوربین ها می توانند تغییر مکان دهند. براکت ها برای سودمندترین طرح ها در نظر گرفته شده است. پایه‌هایی مانند تک پایه‌ها و سه‌پایه‌ها، پایه‌ای پایدار ارائه می‌کنند و در عین حال دوربین را در دسترس اپراتورها قرار می‌دهند. در نهایت، بسیاری از دوربین ها با گزینه عملکرد دستی یا نصب شده روی شانه عرضه می شوند.

دوربین های امنیتی اغلب توسط یک براکت بازویی قابل تنظیم با سخت افزار استاندارد بر روی دیوار یا سقف نصب می شوند و عملکردهای پان و شیب را ارائه می دهند. این کار نصب آنها را آسان می کند و کارایی آنها را افزایش می دهد. دوربین‌های امنیتی را می‌توان به‌طور نامحسوس نصب کرد تا افراد را به‌طور مخفیانه یا به‌طور برجسته برای جلوگیری از رفتار نادرست ضبط کند.

دوربین‌های صنعتی و علمی گاهی اوقات در داخل یک محفظه قرار می‌گیرند تا از دستگاه در برابر محیط‌های متخاصم محافظت کنند. دوربین های صنعتی معمولاً با براکت ها یا یک نوع پایه جداگانه نصب می شوند که حرکات دستگاه را محدود می کند. آنها همچنین ممکن است مقاومت در برابر ارتعاش مکانیکی، که در تنظیمات تولید رایج است، ایجاد کنند. دوربین های علمی از هر پایه ای استفاده می کنند که به بهترین وجه برای تحقیق مناسب است، که ممکن است به معنای قرارگیری غیر معمول باشد. این پایه‌ها ممکن است به‌طور موقت اعمال شوند، ممکن است بسیار کوچک باشند، یا ممکن است دوربین اصلاً نصب نشود. دوربین های علمی به بالاترین درجه انعطاف پذیری در بین گزینه های نصب نیاز دارند.

دوربین‌های سرگرمی به دلیل کیفیت تصویر زیبایی‌شناختی‌شان ارزشمند هستند و تقریباً همیشه از زمانی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، روی پایه‌هایی نصب می‌شوند. این پایه ممکن است شامل چرخ هایی برای ردیابی اشیا، سیستم تعلیق برای نگه داشتن اشیاء در فوکوس و سایر وسایل راحتی برای اپراتور دوربین باشد. دوربین‌های سرگرمی همچنین دارای پایه‌های منحصربه‌فردی هستند که می‌توانند زوایای نامنظم دوربین را ثبت کنند، یا ممکن است کل وسایل نقلیه به کارشان اختصاص داده شود. 

ویژگی های دوربین

این مشخصات اغلب در دوربین های فیلمبرداری اختیاری هستند، اما بسته به استفاده، کیفیت فیلم را افزایش می دهند.

برنامه های کاربردی

دوربین های فیلمبرداری بسیار متنوع هستند و به همین دلیل، صدها سبک با ویژگی های مختلف بسته به کاربرد در دسترس هستند. صنایع متداول ارائه شده عبارتند از: پخش/سرگرمی، صنعتی، علمی و امنیتی.

پخش/سرگرمی

این نوع دوربین‌ها برای ضبط فیلم‌های بلند، نمایش‌های تلویزیونی و تبلیغات، پخش اخبار، رویدادهای ورزشی، پخش‌های اینترنتی و دیگر انواع فیلم‌برداری حرکتی مفید هستند که برای پخش با کیفیت بالا در نظر گرفته شده است. این دوربین ها با نرخ فریم استاندارد مشخص می شوند تا مکانیسم های پخش مجدد آنها برای استفاده در دستگاه های سرگرمی بازار خاص سازگار باشد. این نوع دوربین ها به دلیل عدم ایجاد نویز تصویر هنگام نمایش در ابعاد بزرگ، تقریباً همیشه به جای رندر قاب دیجیتال از استوک فیلم استفاده می کنند. رایج ترین استوک فیلم، فیلم 35 میلی متری است. این نوع دوربین‌ها گاهی اوقات برای تجربه‌های ضبط و پخش منحصر به فرد، مانند فیلم‌های سه بعدی یا سینماهای IMAX، استفاده می‌شوند. این دوربین ها همچنین دارای یک واحد ضبط صدا، اعم از جدایی ناپذیر یا بخشی از یک ضبط دو سیستمی خواهند بود.

صنعتی

دوربین های صنعتی برای عیب یابی، تشخیص و بررسی تصادف، شمارش، تشخیص علامت رنگ، تشخیص عیب و نظارت از راه دور طراحی شده اند. کیفیت فیلمبرداری دوربین‌های صنعتی معمولاً بی‌اهمیت است، مشروط بر اینکه بتواند تصاویر حرکتی را به‌طور دقیق ضبط و به تصویر بکشد. در واقع، به دلیل محیط استفاده از آنها، برخی از ویژگی ها ممکن است به طور هدفمند کنار گذاشته شوند تا هزینه ها کاهش یابد. این نوع دوربین ها معمولا دارای کیفیت دیجیتال هستند. کاربردهای رایج عبارتند از دوربین های نصب شده بر روی مارهای لوله کشی؛ مواردی که برای نظارت بر شرایط در یک محیط سمی استفاده می شود. ارائه بازخوانی دیجیتال یا تجزیه و تحلیل محصولات در خط مونتاژ؛ و آنهایی که بر روی سپر خودروها نصب شده اند و از فاصله معکوس خودرو تغذیه می کنند. دوربین های لاین اسکن می توانند در نظارت بر تضمین کیفیت مفید باشند. دوربین‌های لاین اسکن داده‌ها را در یک ردیف پیکسل به جای نمایشگر کامل ضبط می‌کنند. این برای نظارت بر جریان مواد متحرک، مانند یک خط مونتاژ، مفید است.

علمی

دوربین‌هایی که برای تحقیقات و مطالعات علمی در نظر گرفته شده‌اند معمولاً دارای برخی ویژگی‌های اختصاصی هستند که در سایر سبک‌های دوربین گنجانده نشده است تا به عملکرد خاصی از تحقیق کمک کنند. این می تواند شامل تنظیمات در نور کم، اجزای شناور، نرخ فریم بسیار بالا، سازگاری با اتاق تمیز، ضبط طیف های مختلف نور، اندازه های کوچک، یا مقاومت در برابر مواد شیمیایی و سایش باشد. از این دوربین ها می توان برای تحقیق در مورد همه چیز از اکتشافات فضایی گرفته تا زیست شناسی مولکولی استفاده کرد. این دوربین‌ها معمولاً اتصال بالایی دارند، بنابراین می‌توان فیدهای تصویر را به چندین دستگاه ضبط، فرستنده یا رایانه ارسال کرد. دوربین های علمی اغلب می توانند فید صوتی همگام شده را حذف کنند تا هزینه های نامطلوب خود را کاهش دهند.

امنیت

دوربین‌های امنیتی در بسیاری از مناطق شهری و همچنین مکان‌هایی که کالاهای با ارزش نگهداری می‌شوند رایج است. این نوع دوربین ها برای ارائه نظارت از راه دور و محافظت از افراد و اموال در برابر تجاوز طراحی شده اند. با متمرکز کردن چندین فید امنیتی، یک افسر امنیتی آموزش دیده می تواند یک نگهبان در همه جا را فراهم کند، که اغلب برای دلسرد کردن مجرمان بالقوه کافی است. این دوربین ها همچنین برای ارائه یک تاریخچه قابل اعتماد از وقایع استفاده می شود که می تواند برای شناسایی و محاکمه مجرمان ادعایی مورد استفاده قرار گیرد. دوربین‌های امنیتی معمولاً با محفظه‌های ضد دست‌خوردگی یا محافظ تولید می‌شوند. این دوربین ها همچنین با ردپاهای بسیار کوچک یا لباس های مبدل برای کمک به جاسوسی یا نظارت مخفی در دسترس هستند. فیدهای صوتی با این نوع دوربین اختیاری است، اما برخی از دوربین‌هایی که در مکان‌های ناخوشایند قرار می‌گیرند می‌توانند به طور خودکار تیراندازی را شناسایی کرده و به مقامات هشدار دهند.

منبع

globalspec