سنسورها یا حسگرهای دوربین دیجیتال از جمله عوامل بسیار مهم و اساسی در عکاسی دیجیتال محسوب شده و در تعیین کیفیت تصویر تاثیربه سزایی دارند. در حال حاضر دو نوع سنسور تصویر CDD و CMOS در دوربین های دیجیتال به کار می رود که هر یک از جایگاه ویژه ای در دنیای عکاسی دیجیتال برخوردار بوده و دارای معایب و مزیت های خاص خود می باشند که سعی می کنیم در ادامه به آن ها بپردازیم.
ساختار کلی :
اگر بخواهیم تعریف ساده ای از سنسورهای دوربین دیجیتال ارائه دهیم باید بگوئیم که کار این حسگرها، تبدیل الکترون ها به ولتاژ است که در سنسورهای CCD و CMOS این عمل به شیوه های متفاوتی صورت می گیرد. یک سنسور CMOS در هر یک از سنسورهای تصویر (سلول های نوری) خود دارای یک مدار جداگانه است پس اطلاعات مربوط به هر پیکسل به صورت جداگانه خوانده و توسط مدار موجود در همان پیکسل به اطلاعات دیجیتال تبدیل می شود که کار این مبدل دیجیتال تبدیل ولتاژ دریافتی به اعداد دودویی یعنی همان صفر و یک است. چنین ساختاری هرچند باعث تجمع و ازدیاد مدارها بر روی تراشه می شود اما از کارایی بسیار بالایی برخوردار است. در حالی که در یک حسگر CCD، بار الکتریکی دخیره شده در تمام پیکسل های موجود بر روی سطح تراشه خوانده شده و سپس به یکباره به مبدل آنالوگ به دیجیتال فرستاده می شوند. به همین خاطر CCD نسبت به CMOS انرژی بیشتری مصرف می کند اما تصاویری با کیفیت تری پدید می آورد.
مصرف انرژی :
از آن جا که حسگرهای CMOS در تبدیل نور ورودی به اطلاعات دیجیتال از کارایی بالایی برخوردارند، نسبتا مصرف انرژی پائینی دارند. در یک دوربین که از حسگرهای CCD بهره می گیرد، میزان کاری که برای تبدیل ولتاژ موجود در یکایک پیکسل ها به اطلاعات دیجیتال صورت می گیرد، نیازمند صرف میزان زیادی از انرژی است که در نتیجه مصرف باتری دوربین را بالا می برد. هرچند شاید این مساله برای بسیاری از عکاسان مساله چندان مهمی تلقی نشود اما کم مصرف بودن دارای کاربردها و مصارف بسیاری در تکنولوژی امروز است. در صورتی که تجهیزاتی چون دوربین های امنیتی، دوربین های گوشی های همراه، لوازم الکترونیکی کامپیوترها میزان زیادی انرژی مصرف می کردند این مساله می توانست برای کاربران دردسرساز باشد. گفته می شود که سنسور تصویر CCD صدبرابر CMOS انرژی مصرف می کنند که اختلاف قابل توجهی است.
کیفیت تصویر :
حسگرهای CMOS اصولا نسبت به حسگرهای CCD تصاویری با کیفیت پائین تر پدید می آورند زیرا وجود مدارهای متعدد بر روی تراشه، باعث بزرگ تر شدن اندازه ی پیکسل های موجود بر روی تراشه می گردد. بنابراین اگر دو حسگر CCD و CMOS هم اندازه داشته باشیم بر روی تراشه ای که از حسگرهای CCD بهره می گیرد، پیکسل های بیشتری جای خواهند گرفت. هرچند یک سنسور دیجیتال برای تبدیل ولتاژ موجود در هر پیکسل به اطلاعات دیجیتال نیازمند صرف زمان و انرژی بیشتر است اما پیکسل ها فضای کمتری از سطح تراشه را اشغال می کنند و در نتیجه می توان تعداد بیشتری پیکسل در آن جای داد. علاوه بر این وجود مدارهای متعدد در سطح تراشه CMOS باعث ایجاد انرژی گرمایی بیشتری می شود در نتیجه میزان نویز ایجاد شده در حسگر CMOS اساسا از یک سنسور CCD هم اندازه با آن، بیشتر است. هم چنین این تفاوت در ساختار تراشه باعث می گردد تا تصاویر ایجاد شده با حسگرهای CCD از دامنه ی پویایی (dynamic range) بیشتری برخوردار باشند. در مقابل تصاویر گرفته شده با حسگرهای CMOS ازلحاظ اشباع رنگی و کنتراست نسبت به حسگرهای CCD برتری دارند.
حساسیت به نور :
حسگرهای CCD در نور کم از عملکرد بهتری نسبت به حسگرهای CMOS برخورداند. وجود مدار در حسگرهای CMOS حساسیت به نور را در این حسگرها پائین می آورد. در این جا مدارها حکم لایه ای اضافی بر روی حسگر را پیدا می کنند بنابراین به نوری بیشتر برای نفوذ به درون این لایه نیاز است. با این حال، حسگرهای CMOS از مزیت اضافه کردن gain به تصویر برخوردارند زیرا فاصله ی میان مدار و پیکسل آن قدر کم است که دوربین می تواند در هنگام ثبت تصویر، نوردهی را تقویت کند. در یک دوربین CCD، انرژی لازم برای افزایش نوردهی تصویر باید از منبع و فرایندی واحد تامین شود که به نوبه ی خود باعث کاهش کارایی دوربین می گردد.
علاوه بر این حسگرهای CMOS نسبت به همتای خود فناوری جدیدتری محسوب می شوند در حالی که تراشه های CCD مدت زمان بیشتری است که برای دوربین های دیجیتال به کار می روند بنابراین عملکردشان در خلال این سالها بیشتر تصحیح شده و ارتقاء یافته است. در نقطه مقابل حسگرهای CMOS به علت کم هزینه بودن فرایند ساخت شان، به لحاظ قیمت از حسگرهای CCD ارزان تر اند. با این حال علی رغم تفاوت ها، مزیت ها و معایب ذکر شده، این دو نوع حسگر از کاربردها و مصارف خاص خود در دنیای دوربین های دیجیتال برخورداراند.
