ماژول های دوربین چیست؟

تعریف اصلی
ماژول دوربین یک جزء عملکردی کامل است که تصاویر نوری را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند. این فقط یک لنز یا تراشه نیست، بلکه یک مجموعه بسته بندی شده از اجزای دقیق است. این جزء اصلی است که امکان ضبط عکس و فیلم را در دستگاه هایی مانند تلفن های هوشمند، رایانه ها، اتومبیل ها و دوربین های امنیتی فراهم می کند.

می توانید آن را به عنوان قلب و چشم یک "دوربین کوچک" در نظر بگیرید که مسئول تمام وظایف اساسی از "دیدن" تا "تولید عکس/فیلم های دیجیتال" است.

اجزای اصلی یک ماژول دوربین
یک ماژول دوربین معمولی معمولاً از اجزای کلیدی زیر تشکیل شده است:

لنز

عملکرد: مسئول جمع آوری نور، عمل به عنوان "چشم" دوربین. معمولاً از چندین لنز (پلاستیکی یا شیشه ای) تشکیل شده است تا ناهنجاری ها را اصلاح کرده و نور را متمرکز کند.

پارامترهای کلیدی: فاصله کانونی، دیافراگم (عدد F).

حسگر تصویر

عملکرد: این "قلب" و "مغز" ماژول است. سیگنال های نوری گرفته شده توسط لنز را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. این مهمترین جزء در تعیین کیفیت تصویر (مانند وضوح، نویز و محدوده دینامیکی) است.

انواع: دو نوع اصلی وجود دارد: CCD (دستگاه جفت شده با بار، که در درجه اول در برنامه های حرفه ای سطح بالا استفاده می شود) و CMOS (نیمه هادی اکسید فلز مکمل، که در حال حاضر به دلیل مصرف کم انرژی، هزینه کم و سرعت بالا، شکل غالب در الکترونیک مصرفی است).

فیلتر IR

عملکرد: معمولاً بین لنز و سنسور نصب می شود. محدوده طول موج نور قابل مشاهده برای چشم انسان 380 نانومتر تا 780 نانومتر است و سنسورها نیز به نور مادون قرمز حساس هستند. عدم فیلتر کردن نور مادون قرمز منجر به ایجاد رنگ (معمولاً یک رنگ قرمز) در تصاویر گرفته شده می شود. فیلتر IR نور مادون قرمز را مسدود می کند و فقط به نور مرئی اجازه عبور می دهد و از بازتولید رنگ دقیق اطمینان حاصل می کند.

موتور سیم پیچ صوتی

عملکرد: برای هدایت لنز و دستیابی به فوکوس استفاده می شود. با تغییر اندازه و جهت جریان عبوری از سیم پیچ، موقعیت جلو به عقب لنز دقیقاً کنترل می شود و از فوکوس واضح روی سنسور اطمینان حاصل می شود.

انواع: موتور حلقه باز، موتور حلقه بسته، موتور فلزی حافظه و غیره، با انواع مختلف سرعت و دقت فوکوس متفاوتی را ارائه می دهند.

زیرلایه و کانکتور

عملکرد: پشتیبانی فیزیکی و اتصالات الکتریکی را برای حسگر تصویر و سایر اجزای الکترونیکی فراهم می کند. از طریق یک برد مدار انعطاف پذیر یا کانکتور به برد اصلی دستگاه متصل می شود و داده ها، برق و سیگنال های کنترلی را منتقل می کند.

پایه و براکت

عملکرد: با دقت تمام اجزای فوق را به هم متصل و بسته بندی می کند، از تراز نوری اطمینان حاصل می کند و از اجزای داخلی ظریف در برابر گرد و غبار، ضربه و تداخل الکترومغناطیسی محافظت می کند.

جریان کار ماژول دوربین

یک فرآیند تصویربرداری ساده به شرح زیر است:

نور → لنز (نور را متمرکز می کند) → فیلتر IR (نور مادون قرمز را فیلتر می کند) → حسگر تصویر (سیگنال های نوری را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند) → ISP داخلی یا تراشه اصلی (سیگنال های الکتریکی را پردازش می کند، مانند کاهش نویز، تصحیح رنگ و فشرده سازی) → تصویر/فیلم دیجیتال نهایی

شاخص های فنی کلیدی ماژول های دوربین
شاخص های زیر به طور کلی برای ارزیابی کیفیت یک ماژول دوربین استفاده می شود:

اندازه سنسور:معمولاً بر حسب اینچ (به عنوان مثال، 1/1.7 اینچ) یا طول مورب بیان می شود. همانطور که می گویند، "یک سنسور بزرگتر به معنای بیشتر است"، یک سنسور بزرگتر به طور کلی به معنای کیفیت تصویر بهتر، نویز کمتر و بوکه بهبود یافته است.

اندازه پیکسل:اندازه فیزیکی یک پیکسل واحد، که بر حسب میکرون (µm) اندازه گیری می شود. با همان فناوری، پیکسل های بزرگتر نور بیشتری را جذب می کنند و عملکرد بهتری در نور کم ارائه می دهند.

روش های فوکوس:موارد رایج عبارتند از تشخیص فاز، کنتراست و فوکوس لیزری که بر سرعت و دقت فوکوس تأثیر می گذارد.

تثبیت کننده تصویر نوری:لرزش دست را با حرکت دادن لنز یا سنسور جبران می کند و کیفیت تصویر و پایداری ویدیو را بهبود می بخشد.

برنامه های کاربردی:ماژول های دوربین همه جا حاضر هستند، با کاربردهایی از جمله، اما نه محدود به:

تلفن های هوشمند:بزرگترین بازار برای ماژول های دوربین، از دوربین های چندگانه نصب شده در عقب تا دوربین های سلفی رو به جلو.

خودروها:برای دوربین های پشتیبان، دید فراگیر 360 درجه، سیستم های ادراک بصری رانندگی خودکار (ADAS) و داشبوردها استفاده می شود.

نظارت امنیتی:وب کم، CCTV و غیره.

لپ تاپ/تبلت:برای تماس های ویدیویی استفاده می شود.

تجهیزات پزشکی:آندوسکوپ ها، دوربین های دندانپزشکی و غیره.

بازرسی صنعتی:بینایی ماشین برای تشخیص نقص محصول، اندازه گیری ابعادی، تشخیص بارکد و غیره.

دستگاه های IoT:زنگ در هوشمند، پهپادها، دستگاه های AR/VR و غیره.

به طور خلاصه، یک ماژول دوربین یک سیستم تبدیل فوتوالکتریک بسیار یکپارچه است. این چیزی بیش از یک لنز یا یک سنسور است. این شامل ترکیبی پیچیده از اپتیک، مکانیک، الکترونیک و الگوریتم های نرم افزاری است. هر عکس و ویدیوی دیجیتالی که در زندگی روزمره خود می بینیم، ابتدا توسط این ماژول کوچک گرفته و تبدیل می شود.