دوربین دیجیتال

دوربین دیجیتال نیکون دی ۲۰۰
دوربین دیجیتال یک دستگاه الکترونیکی است که برای گرفتن عکس و ذخیره آن بجای فیلم عکاسی از حسگرهای حساس به نور معمولا از نوع CCD یا CMOS استفاده می‌کند و تصویر گرفته شده توسط سنسور طی چند مرحله به حافظه دوربین برای استفاده فرستاده می‌شود.
مخترع دوربین دیجیتال استیون سسون می‌باشد که در زمان اختراع این دستگاه کارمند شرکت ایستمن کداک بود و بدین ترتیب اولین دوربین دیجیتالی تاریخ، توسط این شرکت ثبت گردید. اکنون در سه قطع دوربین (دوربین قطع کوچک، دوربین قطع متوسط و دوربین قطع بزرگ) تکنولوژی دیجیتال تحولاتی ایجاد کرده به عنوان نمونه ساخت پشتی دیجیتال برای دوربین قطع متوسط که با آداپتور قابل نصب بر روی دوربین قطع بزرگ نیز می‌باشد.
در دوربین دیجیتال، تصویربرداری بر روی فیلم صورت نمی‌گیرد بلکه توسط یک حسگر حساس (دستگاه جفت‌کننده بار (CCD) یا نیم‌رسانای اکسید فلزی مکمل (CMOS)) انجام می‌پذیرد.
عملکرد
از لحاظ عملکرد کلی، دوربین‌های دیجیتال بسیار شبیه به دوربین‌های عکاسی دارای فیلم یا غیر دیجیتال می‌باشند. این دوربینها همانند دوربین‌های معمولی دارای یک منظره یاب، لنز برای کانونی کردن تصویر بر روی یک وسیله حساس به نور، وسیله‌ای برای نگهداری و انتقال چند تصویر گرفته شده در دوربین و یک جعبه در بر گیرنده تمام این تجهیزات می‌باشد. در یک دوربین معمولی فیلم حساس به نور تصویر را ذخیره می‌سازد و بعد از عملیات شیمیایی برای نگهداری تصویر از آن استفاده می‌شود. در حالی که در دوربین دیجیتال این کار با استفاده از ترکیبی از فناوری پیشرفته سنسور (حسگر) تصویر و ذخیره در حافظه انجام می‌گیرد و اجازه می‌دهد که تصاویر در شکل دیجیتال ذخیره شوند و به سرعت بدون نیاز به عملیات خاصی (نظیر عملیات شیمیایی بر روی فیلم) در دسترس باشند.
گرچه اصول کلی این دوربین‌ها شبیه به دوربین‌های فیلمی هستند، نحوه کار داخل این دوربین‌ها کاملا متفاوت است. در این دوربین‌ها تصویر توسط یک سنسور CCD یا یک CMOS گرفته می‌شود. CCD بصورت ردیفها و ستونهایی از سنسورهای نقطه‌ای نور هستند که هر چه تعداد این نقاط بیشتر و فشرده‌تر باشد، تصویر دارای دقت بالاتری است) هر سنسور نور را به ولتاژی متناسب با درخشندگی نور تبدیل کرده و آن را به بخش تبدیل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال ADC می‌فرستد که در آنجا نوسانات دریافتی از CCD به کدهای مجزای باینری (عددهای مبنای دو بصورت صفر و یک) تبدیل می‌شود. خروجی دیجیتال از ADC به یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال DSP فرستاده می‌شود که کنتراست و جزئیات تصویر در آن تنظیم می‌شود و قبل از فرستادن تصویر به حافظه برای ذخیره تصویر، اطلاعات را به یک فایل فشرده تبدیل می‌کند. هر چه نور درخشنده‌تر باشد، ولتاژ بالاتری تولید شده و در نتیجه پیکسل‌های رایانه‌ای روشن‌تری ایجاد می‌شود. هر چه تعداد این سنسورها که به‌صورت نقطه هستند بیشتر باشد، وضوح تصویر به دست آمده بیشتر است و جزئیات بیشتری از تصویر گرفته می‌شود.
تمام این پروسه، پروسه‌ای هماهنگ با محیط زیست است. سنسورهای CCD یا CMOS در تمام مدت عمر دوربین در جای خود ثابت بوده و بدون نیاز به تعویض کار می‌کنند. ضمنا به علت عدم وجود قطعات متحرک عمر دوربین بسیار بیشتر می‌شود. سنسور CCD از میلیون‌ها سنسور نوری تشکیل شده است و حساسیت به نور آن از سنسورهای CMOS بهتر است. در عوض در سنسور CMOS مصرف انرژی کمتر بوده و مشکل Over Exposure کمتر بوجود می‌آید.
دوربینهای دیجیتال در بطن کار، از دوربین‌های آنالوگ پیروی می‌کنند، با این تفاوت که در این دوربین‌ها، همان‌طور که از اسمشان نیز برداشت می‌شود، کنترل بخش‌های مختلف از جمله فوکوسر و … به صورت دیجیتالی انجام شده یا در صفحه حساس این دوربین‌ها، سی سی دی و سی ماس، جایگزین فیلم‌های قدیمی شده است.
دریافت و ثبت تصویر در دوربین‌های دیجیتال
صفحه‌های حساس در دوربین‌های دیجیتال حرفه‌ای، ccd یا cmos است که مختصرا به بررسی آن می‌پردازیم.
حسگرهای نوری از هزاران ردیف المان نیمه‌هادی بسیار کوچک و حساس به نور تشکیل شده‌اند که می‌توانند ذرات یا فوتون‌های نور را به بار الکتریکی تبدیل کنند. حال هر چه شدت نور ورودی بیشتر یا کمتر باشد، الکتریسیته ایجاد شده متعاقبا دست‌خوش تغییر می‌شود. جنس این صفحه‌ها اغلب از عناصری از جمله سیلیسیم و ژرمانیوم است.
به طور نمونه شرکت کانن در دوربین‌های SLR خود تاکنون تنها از سنسورهای CMOS استفاده کرده است، در حالی که شرکت نیکون از هر دو نوع سنسور بهره می‌گیرد.
بطور کلی تفاوت کیفی زیادی بین این دو نوع سنسور وجود ندارد اما حسگرهای CMOS کم مصرف‌تر بوده و در شرایط کم نور و با نوردهی‌های طولانی عملکرد بهتری دارند.
ضمنا از نظر فنی امکان تولید سنسورهای CCD در ابعاد فول فریم (۲۴×۳۶میلیمتر) موجود نیست.
مزیت‌های دوربین‌های دیجیتال
مخابره : شاید مهم‌ترین و اصلی‌ترین دلیل تولید دوربین دیجیتال را بتوان مخابره نامید چرا که تولید آن پس از درخواست موسسات تحقیقات فضایی از تولیدکنندگان تجهیزات عکاسی برای تصویری قابل مخابره جهت تحقیقات فضایی شکل گرفت
هزینه کمتر : به لحاظ اینکه در هر دوره عکاسی دیگر احتیاج به خرید، ظهور و چاپ فیلم نیست.
مقدار خطای کمتر : به علت پیش نمایش بهتر عکس و نشان دادن عکس در همان زمان می‌توان در صورت مشاهده خطایی فاحش عکس را مجدادا ثبت کرد در صورتی که در عکاسی آنالوگ پس از مرحله ظهور می‌توان چنین تشخیصی داد که معمولا دیر است
مقدار ریسک پایین : از بین رفتن یا افت کیفیت شدید فیلم به علت زمان، حرارت، و نور دیدگی، خطای ظهور، چاپ، تاریخ فیلم و… طبیعتا حذف شده و جای خود را از لحاظ ریسک تنها به خطاهای الکترونیکی بسیار ناچیز می‌دهد.
نگهداری بهتر : امکان آرشیو میلیون‌ها عکس در یک فضای بسیار کم با ماندگاری بسیار طولانی‌تر
عکس‌برداری متوالی :در دوربین‌های آنالوگ به طور معمول بیشترین تعداد عکس برداری متوالی بیشتر از ۳۶ عدد (به لحاظ تعداد کاست) نمی‌شد به غیر از مواردی خاص که گاهی تا ۳۶۰ عدد اضافه می‌شد (با حجمی مزاحم) ولی با زحمتی چندین برابر برای تعویض فیلم! در صورتی که در دوربین‌های جدید دیجیتال با فشار دادن دکمه شاتر می‌توان بیش از هزاران عکس را بدون توقف در یک کارت حافظه بسیار کوچک جا داد.
گستره پویایی بیشتر از فیلم منفی