Детектор — это кремниевый полупроводник, созданный для восприятия фотонов (света) и для трансформации фотонов в электроны. Детекторы являются важной частью цифровой камеры. Не считая того, детекторы употребляются в сканерах, в астрономических устройствах, в разных научных, военных и мед устройствах. Приобретенные электроны приводят к возникновению напряжения. Потом оно измеряется и преобразуется в цифровые данные.

Для выполнения таких операций требуются очень сложные вычисления на микроскопичном уровне. Детекторы стали разрабатывать в конце 60х — начале 70х годов. Их роль в современных цифровых видеоустройствах, ставших пользующимися популярностью ближайшее время, так велика, что дизайн детекторов повсевременно совершенствуется.

Невзирая на то, что ПЗС (прибор с зарядовой связью) был придуман больше трёх 10-ов годов назад, он до сего времени остаётся золотым эталоном, образцом, с которым сравниваются новые детекторы. Мы тщательно поведаем о том, как работают ПЗС детекторы, и только малость коснемся работы КМОП.
Круги на полях, шпионы, парашюты…

Детекторы стали разрабатывать для правительственных разведывательных и галлактических программкам (правительства США, конечно). Для шпионажа во время прохладной войны требовались совершенные способы наблюдения. А именно, были запущены скрытые спутники ЦРУ и ВВС США — Corona. Эти спутники были обустроены современнейшим по тому времени оборудованием — камерами серии KH, использующими особые линзы и новые типы пленок. (Что любопытно, в итоге в общее создание поступили пленки «майлар» — лавсан, Mylar).

Чтоб найти масштаб фото, использовались кукурузные поля Среднего Запада США, которые были особым образом покошены. На их выкашивали достаточно огромные геометрические фигуры — чтоб можно было распознать из космоса. (Сейчас понятно, откуда появились эти загадочные круги, десятилетиями волновавшие читателей желтоватой прессы? Да, они имели отношение к космосу, но природу они имели полностью людскую)

Как пленка была отснята полностью, она в глиняном контейнере на парашюте катапультировалась на Землю — в районе Гавайев. Эти контейнеры подбирались ещё в воздухе самолетами C-119 ВВС США (так именуемые «Летающие товарные вагоны» — Flying Boxcar). Специально для этого самолеты оснащались длинноватыми крючками, прикрепленными к хвостовому оперению. Если пилот промахивался и не ловил контейнер, пленка попадала в Тихий Океан, где могла плавать ещё пару дней. Если в течение 2-ух дней ВМС США не находили контейнер, под воздействием морской воды соляные пробки растворялись и контейнер совместно с содержимым погружался в океан — чтоб не отыскал враг. Министерство обороны считало, что под водой шпионов нет. Но даже при таких мерах безопасности, по последней мере один таковой контейнер попал во неприятельские руки.

Невзирая на такие случайные инциденты, спутниковое слежение было намного безопаснее, чем шпионаж с внедрением самолетов либо воздушных шаров — ведь спутник не так просто подстрелить. (Помните, в 1960 году над Уралом сбили южноамериканский разведывательный самолет У-2, пилотируемый Фрэнсисом Гэри Пауэрсом? Урал — уже далековато не граница) Итак вот, процесс возвращения пленки — самый опасный из всей этой цепочки операций. Понятно, что было надо придумать некий выход из этой ситуации, и придумать как можно быстрее. Аналоговая аппаратура

Последующим технологическим новаторством в спутниковой фото стали обработка пленки на борту спутника, сканирование её при помощи светового луча, преобразование световых волн в аналоговый электронный сигнал, и следующая его передача на специальную приемную станцию на Земле. Как сигналы оказывался на Земле, они преобразовывались вспять в изображения. (Аналоговая система была похожа на ту, которой воспользовались в Associated Press и в United Press International для передачи новостей и фото по проводам)

Но до сего времени доподлинно не понятно, где, когда, и как в правительственных разведывательных и галлактических программках на замену аналоговым системам пришла цифровая фото. До сего времени часть инфы находится под грифом «секретно». Кое-где с начала 70-х вся галлактическая фото равномерно начала перебегать на цифру. При этом разрешение фото и качество улучшалось по экспоненте. Создавались вправду впечатляющие снимки вселенной. А качество цифровых фото, вроде тех, что получены на Земле при помощи улучшенной модели галлактического телескопа Hubble, было исключительным.

У цифровой фото нет четкой даты рождения. Обычно считают, что цифровая фото появилась в конце 60х, когда ученые нашли, что КМОП (комплементарный металло-оксидный полупроводник) может быть светочувствительным. Прибор с зарядовой связью (ПЗС, CCD) был изобретён в конце 1969 года Вильямом Бойлем (William S. Boyle) и Джорджем Смитом (George E. Smith), работавшими в лабораториях Bell. Потому что качество отображения было очень высочайшим, эти приборы стремительно вытеснили КМОП из цифрового обработки изображений. Но отметим, ПЗС более чувствителен к излучению, ежели КМОП. А чем выше вы находитесь от поверхности Земли, тем больше излучение. Вот поэтому КМОП детекторы не были позабыты, и правительство штатов оплачивало исследования в этой области.

В нашей статье мы обратимся к этим необычным технологиям и объясним с физической точки зрения, как при помощи куска кремния можно воссоздать изображение.

Невзирая на всё обилие технологий, почти всегда в цифровых камерах употребляются или КМОП, или ПЗС детекторы. Самым принципиальным различием меж этими системами является метод перенесения электронов с детектора. Не считая того, КМОП может производить большее количество функций прямо на чипе. Все же, начало у этих технологий общее, и что самое приметное, сначало, ни та, ни другая разработка не имели никакого дела к цифровой фото. Оба устройства представляли собой полупроводниковую память.

В 1966 году в лабораториях Bell была придумана ЦМД-память (память на цилиндрических магнитных доменах, пузырьковая память, bubble memory). Предполагалось, что она будет энергонезависимой (то есть при выключения питания компьютера данные не теряются). Воодушевленные потенциалом этих устройств, ученые продолжили опыты с технологией ПЗС как с поочередными запоминающими устройствами. Но эта разработка стремительно устарела — стоило показаться более действенной и резвой энергонезависимой памяти, к примеру, EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory — электронно-перепрограммируемая неизменная память). Все же, как обнаружилось, ПЗС память обладает впечатляющими способностями по переносу заряда, что сделало ее безупречным для детекторов. В первый раз в общее создание ПЗС детекторы были запущены в 1973 году. КМОП разработка продолжала употребляться в памяти, обрабатывающих и других цифровых устройствах, что связано с ее низким энергопотреблением и высочайшей функциональностью. Технологии КМОП и ПЗС отличаются собственной ценой, процессом производства и последующими перспективами развития.
Больше и дешевле

ПЗС являются спец чипами и употребляются только для получения изображения. Создают эти чипы всего несколько компаний — дочерние компании таких гигантов как Sony, Philips, Kodak, Matsushita, Fuji и Sharp. В отличие от ПЗС, область внедрения КМОП устройств намного обширнее. Они употребляются как в микропроцессорах индивидуальных компов, так и в подавляющем большинстве потребительской электроники. Потому что в главном КМОП устройства делаются большенными партиями и по стандартному технологическому процессу, их создание обходится существенно дешевле.

Не считая дешевизны производства, КМОП устройства владеют целым рядом преимуществ. Потому что архитектура КМОП позволяет создавать обработку изображений и аналого-цифровые преобразования (АЦП — ADC) конкретно на чипе, цифровые камеры и другие устройства, использующие КМОП технологию заместо ПЗС, в конечном итоге оказываются существенно дешевле. КМОП детекторы требуют меньше энергии, чем ПЗС, потому они более эффективны и не так дороги в эксплуатации. Не считая того, КМОП камерам не надо столько излишних схем и плат — потому они могут быть величиной практически с наперсток (либо даже меньше).

Все же, в системах, где важнейшим считается качество, всё же употребляются ПЗС, потому что они чувствительнее к свету, степень градации у их выше, а излишних шумов меньше.

Сначала 90-х разработка КМОП была значительно усовершенствована. Отчасти, предпосылкой тому послужило развитие технологии вообщем и технологии производства КМОП чипов а именно. К примеру, заслуги сверхтонкой литографии и следующая миниатюризация транзисторов в печатных платах позволили соединять транзисторы в КМОП детекторах более тонкими металлическими проводниками. При всем этом возросло количество кремния, на который попадают фотоны, что, в свою очередь, прирастило чувствительность детекторов. Не считая того, уменьшилась и потребляемая мощность.

До недавнешних пор было не достаточно шансов достигнуть высочайшего свойства КМОП фотоаппаратов. Когда мы тестировали 1-ые КМОП камеры Sound Vision and Vivitar, посторонние шумы на фото были так приметны, что ровненькие вертикальные кромки небоскребов плыли, и создавалось чувство, что строения таяли. Все же, новенькая модель Canon D30, использовавшая корпус проф однообъективного зеркального фотоаппарата, показала, что КМОП разработка уже довольно хороша, чтоб поменять дорогую ПЗС. Возможно, в наиблежайшие годы в любительских и в проф камерах на замену ПЗС матрицам придут КМОП матрицы. Разработка ПЗС, вероятнее всего ещё просуществует некое время на high-end рынке.

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.