بنية وحدة الكاميرا ومبدأ عمل التصوير في وحدة الكاميرا

    وحدات الكاميرا، والمعروفة أيضًا باسم وحدات الكاميرا أو وحدات مستشعر الكاميرا، هي مكونات رئيسية تستخدم لالتقاط وتسجيل الصور أو مقاطع الفيديو في

 الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وكاميرات المراقبة. عادةً ما تتضمن وحدات الكاميرا الأجزاء الرئيسية التالية:

العدسة: مسؤولة عن تركيز الضوء على مستشعر الكاميرا. تؤثر جودة العدسة بشكل مباشر على وضوح الصورة وأداء ألوانها.

مستشعر الكاميرا: هذا هو المكون الأساسي لوحدة الكاميرا، وهو عادةً شريحة صغيرة على لوحة دائرة متكاملة. المستشعر مسؤول عن تحويل الضوء الذي تركزه العدسة إلى إشارات كهربائية، وبالتالي توليد صورة رقمية. تشمل الأنواع الشائعة لمستشعرات الكاميرات أشباه الموصلات المعدنية التكميلية (CMOS) وCCD (جهاز اقتران الشحنة).

معالج الصور (ISP): يستخدم لمعالجة بيانات الصورة الخام التي يلتقطها مستشعر الكاميرا، بما في ذلك تصحيح الألوان، وتعزيز التباين، وتقليل الضوضاء، وما إلى ذلك، لتحسين جودة الصورة النهائية.

تثبيت الصورة البصرية (OIS): تقنية تستخدم لتقليل عدم وضوح الصورة الناتج عن حركة الجهاز (مثل اهتزاز اليد).

يتم استخدام المكونات المساعدة الأخرى: مثل الفلاش، وفلتر الأشعة تحت الحمراء، ومحرك التركيز التلقائي، وما إلى ذلك، لتحسين وظائف وأداء وحدة الكاميرا.

ما هو مبدأ عمل وحدة التصوير بالكاميرا؟

يتضمن مبدأ عمل التصوير بشكل أساسي الخطوات التالية:

التصوير البصري: عندما يدخل الضوء إلى وحدة الكاميرا من خلال العدسة، يتم تركيز الضوء بواسطة نظام العدسات لتكوين صورة بصرية للمشهد الفعلي. يتضمن نظام العدسات مجموعة من العدسات المحدبة والعدسات المقعرة لضبط زاوية السقوط والبعد البؤري للضوء.

التحويل الضوئي الكهربائي: يتم عرض الصورة الضوئية على العنصر الحساس للضوء في وحدة الكاميرا (مثل مستشعر CCD أو CMOS)، والذي يحول إشارة الضوء إلى إشارة كهربائية. في مستشعر CMOS، تحتوي كل بكسل على ثنائي ضوئي، ويولد الضوء الساطع على البكسل شحنة كهربائية، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى إشارة كهربائية.

معالجة الإشارة: تعمل وحدة الكاميرا على تضخيم وتصفية الإشارة الكهربائية لضمان جودة الصورة ودقتها. وتتضمن معالجة الإشارة إزالة الضوضاء وضبط توازن الألوان وتعزيز التفاصيل وما إلى ذلك للحصول على صور واضحة ودقيقة.

الإخراج الرقمي: بعد معالجة الإشارة، ستقوم وحدة الكاميرا بإخراج بيانات الصورة الرقمية، والتي يمكن معالجتها لاحقًا بواسطة معالج الصور الخاص بالجهاز، 

بعد إخراج إشارة التصوير الضوئية، ينتشر الضوء المنعكس من الجسم المصور إلى العدسة. وستركز العدسة الضوئية الضوء على مستشعر الصورة. ويستخدم مستشعر الصورة الشحنة المتراكمة بواسطة الضوء لتحويل إشارة الضوء إلى إشارة كهربائية للإخراج. وستقوم شريحة معالجة الصورة بمعالجة الإشارة الكهربائية الناتجة وتحويلها إلى إشارة رقمية لتشكيل إخراج الصورة.

تعد الدائرة المتكاملة CMOS أو CCD في وحدة الكاميرا هي المفتاح لتحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية. يتم تحويل المعلومات التي تتم معالجتها بواسطة معالج الإشارة الرقمية في النهاية إلى إشارات صور بتنسيقات GRB وYUV القياسية وغيرها.

ما هي أنواع طرق توصيل وحدة الكاميرا؟

هناك عدة أنواع من طرق توصيل وحدة الكاميرا:

1. اتصال الواجهة: يمكن توصيل وحدة الكاميرا من خلال واجهات، مثل USB، MI PI (واجهة معالج الصناعة المحمولة)، وما إلى ذلك. تُستخدم هذه الواجهات لنقل بيانات الصورة وإشارات التحكم.

2. اتصال اللحام: في بعض الأجهزة، قد يلزم توصيل وحدة الكاميرا باللوحة الأم أو الدوائر الأخرى عن طريق اللحام، وهي طريقة اتصال ثابتة ومستقرة نسبيًا.

3. اتصال الفتحة: تم تصميم بعض وحدات الكاميرا باتصال فتحة، على غرار إدخال الوحدة في فتحة على اللوحة الأم، مما يجعل الاستبدال والصيانة أسهل.

4. الاتصال اللاسلكي: تدعم بعض وحدات الكاميرا الاتصال اللاسلكي، والتواصل مع الأجهزة ونقل بيانات الصور عبر البلوتوث أو Wi-Fi أو غيرها من التقنيات اللاسلكية.

هذه هي طرق توصيل وحدات الكاميرا الشائعة. اعتمادًا على تصميم ومتطلبات الأجهزة المختلفة، قد تكون هناك طرق توصيل محددة أخرى.

يعد أداء وجودة وحدة الكاميرا أمرًا بالغ الأهمية لقدرات الجهاز على التقاط الصور وتسجيل الفيديو. قد تستخدم الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة والطرازات تكوينات مختلفة لوحدة الكاميرا، مما قد يؤثر على جودة الصورة والأداء في ظروف الإضاءة المنخفضة وجودة تسجيل الفيديو والميزات الأخرى ذات الصلة (مثل وضع المشهد الليلي ووضع الصورة الشخصية والتصوير بزاوية عريضة للغاية وما إلى ذلك).