در مورد سنسورها و اصول کار آنها در دوربین های پرسرعت
2026,08,25
سیستم های دوربین های اولیه با سرعت بالا از لوله های دوربین هدف سیلیکونی با حساسیت بالا به عنوان حسگر تصویر استفاده می کردند. دوربین پرسرعت سیگنالهای تصویر را با اسکن خط به خط با پرتو الکترونی ضبط میکند و آنها را به سیگنالهای تصویر ویدئویی تبدیل میکند که سپس روی نوار مغناطیسی یا دیسک با چگالی بالا ذخیره میشوند. به دلیل اینرسی بالای لوله دوربین، برای دستیابی به نرخ فریم بالا مناسب نبود. علاوه بر این، اعوجاج شدید هندسی تصویر برای اندازهگیریهای با دقت بالا مضر بود. با توسعه فناوری میکروالکترونیک، دستگاه های تصویربرداری حالت جامد (دستگاه های CCD و CMOS) جایگزین لوله های دوربین به عنوان حسگرهای تصویر در سیستم های دوربین با سرعت بالا شده اند.
رویدادهای گذرای خارجی از طریق یک سیستم نوری بر روی ناحیه تصویربرداری تراشه دوربین CCD تصویربرداری میشوند. در طول زمان ادغام (T<sub>ادغام</sub>)، پیکسلهای آرایه CCD بارهای تولید شده با نور تولید میکنند که مقدار آن متناسب با شدت نور و زمان قرار گرفتن در معرض است. پس از یکپارچه سازی، بارهای موجود در ناحیه تصویربرداری به منطقه ذخیره سازی بالا یا پایین مربوطه (همانطور که توسط فلش های شکل نشان داده شده است) تحت کنترل یک ساعت عمودی، با زمان انتقال T<sub>transfer</sub> منتقل می شوند. سپس، شارژها در منطقه ذخیره سازی خط به خط به رجیسترهای تغییر خروجی تحت کنترل یک ساعت عمودی منتقل می شوند. شانزده رجیستر شیفت، تحت کنترل یک ساعت افقی، خروجی خط به خط بارهای تولید شده را تکمیل می کنند. فرآیند کار یک تراشه CCD را می توان به صورت زیر خلاصه کرد: ① یکپارچه سازی به پایان می رسد.
② شارژ از منطقه تصویربرداری به منطقه ذخیره سازی منتقل می شود.
③ یکپارچه سازی در ناحیه تصویربرداری آغاز می شود.
④ شارژ ردیف به ردیف از منطقه ذخیره سازی به ثبت تغییر خروجی منتقل می شود.
⑤ شارژ در رجیستر خروجی است (64 بار جابجا شده است). از بحث بالا، به راحتی می توان دریافت که برای یک سنسور تصویر CCD، افزایش نرخ فریم در واقع به معنای افزایش نرخ بازخوانی شارژ تولید شده CCD است. با توجه به ساختار و اصل کار یک CCD، به راحتی می توان تصور کرد که افزایش نرخ بازخوانی بار نوری CCD را می توان از دو طریق به دست آورد:
1. افزایش فرکانس ساعت پالس درایو CCD.
2. تقسیم تراشه CCD به چندین ناحیه کوچک مستقل و استفاده از یک روش خروجی موازی چند کاناله برای خواندن شارژ تولید شده توسط پیکسل CCD هر ناحیه کوچک.
در حالی که افزایش فرکانس پالس درایو CCD میتواند نرخ بازخوانی را افزایش دهد، نتیجه زمان یکپارچهسازی CCD کوتاهتر، افزایش نویز و افزایش تلفات انتقال شارژ است که منجر به کاهش کیفیت تصویر میشود. در اجزای دوربین با سرعت بالا Ultra HD، اگر تراشه CCD به چندین ناحیه کوچک با تعریف منطقی تقسیم شود، هر کدام دارای تعداد پیکسل های یکسان و پورت خروجی شارژ مستقل خود باشند، نرخ فریم دوربین را می توان چندین بار بدون تغییر فرکانس پالس درایو CCD افزایش داد. در حالی که این روش خروجی شارژ چند کاناله و پارتیشن بندی شده ممکن است الزامات فرآیندهای تولید تراشه CCD و دشواری کنترل درایو را افزایش دهد، بدون شک راهی برای بهبود نرخ بازخوانی CCD است.
