При длительной работе хоть какой цифровой фотоаппарат греется. Потому в проф цифровых камерах детектор интенсивно охлаждается — или при помощи конвекции, или элементом Пельтье, или вентиляторами. В high-end детекторах, предназначенных для высокоточных научных и астрономических наблюдений, употребляется жидкостное остывание.

Увлекательный компромисс наблюдается в фотоаппаратах с ЖК видоискателями, крепящимися к камере на шарнирах. Это решение комфортно и для юзеров — так проще наводить фотоаппарат, но самое главное — таким макаром от детектора отдаляется нехороший шум и тепло от ЖК экрана, а соответственно понижается и темновой ток.

Ещё один метод сокращения темнового тока — разработка синхронизации режимов скопления (Accumulation Mode Clocking, также эту технологию именуют MultiPinned Phase — MPP). При всем этом при помощи конфигурации напряжения «дырки» (положительные заряды) передвигаются по поверхности кремния и притягивают «заблудшие» свободные электроны — так предотвращается возникновение теневого тока. Схожим образом работают и диоды с скоплением «дырок» (Hole Accumulation Diode — HAD), добавляющие очередной слой к пикселю, притягивающий дырки.

Разные производители вычисляют динамический спектр малость по-разному. Но вообщем принято считать, что динамический спектр (в децибелах) равен количеству электронов, которое может хранить пиксель (емкость пикселя, либо глубина пикселя), деленному на темновой ток и шумы при считывании (также выраженные количеством электронов)

Компания Philips Semiconductors полностью уместно утверждает, что нельзя гласить о динамическом спектре, не упоминая при всем этом температуры. По другому несложно запутать потребителя, потому что нельзя будет сопоставить динамические спектры 2-ух различных производителей в связи с различными способами их расчета. Но все производители могут использовать значение динамического спектра в децибелах для определения битовой глубины детектора. К примеру, если динамический спектр равен 72 дБ, это значит, что отношение полной зарядной емкости к помехам — около 4096, и 12-битный АЦП может точно обработать таковой сигнал (2 в 12 степени — как раз равно 4096) .
Возлюбленные формулы

Обратимся к формуле. Представим, что полная зарядная емкость составляет 40960 электронов, пусть помехи будут составлять 10 электронов. Поделив 1-ое число на 2-ое, получим 4096. Десятичный логарифм значит, в какую степень необходимо возвести число 10, чтоб получить число разыскиваемое значение (в нашем случае — 4096). Итак, вычислив логарифм, получим, что показатель степени равен 3,61236. Помножив его на 20, мы получим динамический спектр в 72,25 дБ, что приближенно равно 72 дБ.

Мысль заключается в семплировании выходного сигнала детектора с помощью АЦП с глубиной 8, 10, 12 бит и т.д., при всем этом можно получить столько цветов сероватого, сколько позволяет динамический спектр сигнала. При 10-битном семплировании таких градаций будет 1024, а при 12-битном — 4096. Но если динамический спектр сигнала составляет всего 60 дБ, что приблизительно соответствует значению полная зарядная емкость/шум = 1024, либо двойке в десятой степени, использовать 12-битный АЦП, способный найти 4096 градаций — все равно, что стрелять из пушки по воробьям. А при сэмплировании такового сигнала с динамическим спектром 60 дБ при помощи 8-битного АЦП какие-то цвета будут отброшены — с восемью битами можно указать только 256 градаций. Как следует, 10-битный АЦП окажется в самый раз.

Чем меньше размер пикселя, тем меньше его зарядная емкость, как следует, тем меньше будет его вероятный динамический спектр. С другой стороны, очень огромные пиксели (с большей зарядной емкостью) далековато не всегда означают больший динамический спектр, если только не нейтрализованы помехи. Ведь больший размер пикселей значит повышение вероятности появления разных помех, шумов и реликвий. (Помехи появляются при неверной интерпретации изображения пикселем либо группой пикселей, при всем этом изображение искажается, к примеру, на голубом небе возникают красноватые точки. Каким бы ни был источник помех, итог всегда схож — искажается изображение).

Отношение размера детектора к числу пикселей также оказывает влияние на величину шума. Если вы будете плотнее располагать пиксели на детекторе, то вам придется уменьшать их размер, соответственно возрастает возможность электронных помех, что понижает динамический спектр. Вот поэтому в классных камерах употребляются детекторы большего размера. Соответственно возрастает и стоимость.

Детекторам на данный момент уделяется повышенное внимание — огромное количество лабораторий разрабатывают все новые и новые дизайны этих устройств. Конечно, люди хотят, чтоб фотоаппараты были дешевле. При всем этом они также требуют и высочайшего свойства изображений. Потому новые архитектуры детекторов должны владеть завышенной чувствительностью и наименьшим уровнем помех — чтоб был выше динамический спектр. При всем этом размер пикселей должен быть наименьшим.
Упаковка детектора

О корпусе стоит побеседовать раздельно — ведь он составляет третью часть от цены всего детектора. В текущее время детекторы помещаются на глиняную подложку, а сверху запираются стеклом. Эта разработка достаточно дорога. Не считая этого, такие детекторы занимают в камере много места. Производители понимают, что для корпусов нужны более дешевенькие материалы, а размер детекторов должен быть меньше. Но материалов с надлежащими чертами очень не достаточно, а создавать новые — не так просто.

В последнее время должны показаться новые технологии детекторов. Такими разработками параллельно занимается несколько разных лабораторий, и они все решают одни и те же трудности, используя разные варианты ПЗС и КМОП детекторов.
К примеру, MOSAD-чип (Multiplexed OverSample AID), разработанный JPL по технологии Amain Technology является гибридом КМОП/ПЗС чипа. Пиксель выдает уже оцифрованное значение, приобретенное при помощи семплирования с высочайшей частотой (oversampling) на АЦП. По существу, измеряется излишек электронов на пикселе, а не их полное количество. Если существует излишек, чип ставит единичку, в неприятном случае — нолик. Это и именуется оцифрованным видом. При всем этом не учитываются градации яркости, изображение выходит черно-белым, но компания утверждает, что при большенном значении модуляции монитора (другими словами когда происходит резвое мигание темного и белоснежного цветов) человечий глаз будет добавлять к черно-белому изображению цвета сероватого (либо цвета цвета, если изображение цветное). Не считая того, по утверждениям компании, получившееся таким макаром изображение будет равномерным, в отличие от изображений с неравномерными шумами от КМОП детекторов.

Детекторы компании Pixim (Pixim’s Digital Pixel Sensor — CMOS DPS), разработанные в Стэнфордском институте (Stanford University), также считывают цифровые данные с каждого пикселя, используя параллельный АЦП на каждом пикселе. Компания утверждает, что при размещении АЦП в области формирования заряда неизменный шум фактически устраняется. Не считая того, достигается большая скорость и наименьшее потребление энергии по сопоставлению с классическими КМОП детекторами с активными пикселями.

Обе компании достаточно молоды и их продукты пока находятся только в стадии разработки. И что самое увлекательное, они не хотят работать вместе, хотя и проводят исследования в одной области — считывании с пикселя цифрового сигнала. Очевидного достоинства какой-нибудь из их пока не наблюдается. Может быть, на замену этой технологии придут новые, а эта так и остается незамеченной.
Вот таковой ширины

Размер пикселя и общий размер всего детектора очень оказывают влияние на цена камеры.

Чем больше светочувствительная область пикселя, тем больше света он может собрать и конвертировать в электроны. Но чем больше пиксели, тем больше места они занимают на детекторе, тем меньше число пикселей на детекторе и тем меньше разрешение камеры. С другой стороны, если наименьший размер пикселей и наращивает разрешение камеры, то их зарядная емкость понижается, что в свою очередь значит наименьшую светочувствительность. Не считая того, повышение количества пикселей в детекторе может привести к появлению помех.

Размер самого малеханького на сегодня ПЗС пикселя — 2,5 квадратных микрона. Но такие размеры больше подходят для цифровых видеокамер, а не для фотоаппаратов. Отметим, что на динамический спектр оказывает влияние не только лишь размер пикселя, да и его дизайн. Цифровой фотоаппарат должен владеть, по последней мере, 10-битной глубиной цветопередачи, а это значит, что пиксели должны быть немногим больше, чем у имеющихся дизайнов. В текущее время размер самых малеханьких ПЗС пикселей для цифровых камер составляет 3,3 микрона, а в КМОП — около 4 микрон. Размер пикселей пользующегося популярностью детектора Sony 3,3 MP составляет 3,45 микрона. В почти всех бытовых цифровых аппаратах размер составляет в среднем 5 микрон. В новеньком ПЗС детекторе Kodak 16,6 MP размер пикселя — 9 микрон, что обеспечивает ему больший динамический спектр. Но таковой детектор отличается очень огромным размером. В неких проф детекторах употребляются пиксели размером 12 микрон либо даже больше.

Производители должны учесть не только лишь воздействие размера пикселя на качество детектора, да и количество чипов, которое можно вырезать из одной кремниевой пластинки. Из одной 8» кремниевой вафли компания Philips получает практически тыщи 0,25» VGA КМОП детекторов. С другой стороны, из 6» пластинки Kodak получает только 5 16MP детекторов размером 33,6 х 37,8 мм. При всем этом возрастает пустой расход кремния. (Представьте 5 квадратных либо прямоугольных чипов в круге — поймете, почему таковой большой расход).

К тому же, большой размер детектора тянет также повышение размера объектива, а как следует и всей камеры. А чем больше объектив, тем дороже камера. Подводя результат, отметим, что на стоимость и на размер камеры оказывают влияние свойства применяемого детектора — число и размер пикселей, светочувствительность и разрешение.
Малость о стандартизации

Большая часть камер обустроены ручной настройкой светочувствительности, которую время от времени именуют ISO, а время от времени усилением (gain).

Светочувствительность пленки измеряется числами, определенными Интернациональной организацией по стандартизации ISO. Было бы разумно оценивать чувствительность детекторов по этой же шкале невзирая на различия в разработках. На светочувствительность детектора оказывают влияние квантовая эффективность и размер пикселя (его емкость).

Чем больше число ISO, тем выше светочувствительность пленки либо детектора. Нередко его именуют «скоростью» ISO пленки, — ведь на самом деле пленка либо детектор с огромным числом может резвее захватывать изображение при наименьшем свете. Если число недостаточно велико для данного освещения, придется наращивать выдержку. При всем этом изображение может размываться либо возрастать количество помех.

Но нередко, когда мы упоминаем эквивалент ISO у детектора, на самом деле мы имеем в виду усиление — способность детектора электрическим образом усиливать сигнал. Также как в фотопленке при увеличении этого числа возрастает и зернистость, в детекторах возрастает возможность возникновения помех. Потому приходится находить компромисс меж светочувствительностью и качеством изображения.

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.