Тенденции в цифровой фотографии. (Пиксели)
02.01.2014 / 18:01

Тенденции в цифровой фотографии. (Пиксели)

Оцените материал
(0 голосов)

Тенденции в цифровой фотографии. (Пиксели)Тенденции в цифровой фотографии как было сказано в статье, посвящённой основным характеристикам ПЗС-матриц, наиболее сложная задача, стоящая перед разработчиками этих цифровых устройств и систем - расширить или хотя бы сохранить чувствительность и динамический диапазон сенсора при переходе на более высокое разрешение. Причём особенности конструкции и ограничения технологии производства заставляют каждый раз для решения этой задачи искать новые пути.

В ряде случаев разработчикам удаётся компенсировать уменьшение как светочувствительной области пиксела, так и глубины потенциальной ямы исключительно за счёт резервов технологии. Однако резервов этих хватает, как правило, ненамного - как правило, удаётся пару раз поднять разрешение примерно на мегапиксел. Затем приходится совершенствовать технологию, причём по всем направлениям.

Одно из направлений, если можно так выразиться, "химическое". Усилия, прилагаемые в этой области, своей целью имеют повышение чистоты полупроводников, используемых при производстве сенсора. Уменьшение доли нежелательных примесей позволяет уменьшить уровни как темнового тока, так и теплового шума, а также поднять квантовый выход.

Несмотря на кажущуюся простоту мероприятий, обеспечивающих чистоту полупроводников, финансовые затраты на НИОКР "химического" направления являются наиболее высокими.

Другое направление, условно именуемое "компоновочным", объединяет решения, в которых сохранение динамического диапазона и чувствительности обеспечивается изменением типа основных носителей и используемых потенциалов, формы и расположения как собственно пиксела, так и электродов, микролинз и прочих частей ПЗС-элемента и всей матрицы в целом. Причём в ряде случаев "компоновочные" действительно обеспечивают улучшение характеристик, но иногда являются ни чем иным, как рекламным трюком, рассчитанным на неполный уровень знаний предметной аудитории.

В частности, "компоновочные" решения крупнейшего производителя ПЗС-матриц - концерна SONY - практически всегда обеспечивали улучшение характеристик сенсора.

Одним из самых удачных решений был переход на технологию HAD - Hole-Accumulation Diode. Сенсоры, выполненные по этой схеме, использовали в качестве носителей информации о заряде пиксела не электроны, а так называемые "дырки", образующиеся в полупроводнике при потере электронов.

При этом отпадала необходимость в полисиликоновом электроде над светочувствительной частью пиксела, отражавшем либо поглощавшем заметную часть падавших на ПЗС-элемент фотонов. В результате значительно повысилась чувствительность ПЗС-матрицы, особенно в коротковолновой области спектра. А поскольку поглощающий "дырки" слой находился у поверхности матрицы, удалось уменьшить уровень той части шума фиксированного распределения, которая обусловлена темновым током. Кроме того, удалось значительно повысить скорость считывания данных и упрощалось конструирование электронного затвора.

Однако у этой технологии существовали и определённые ограничения. Так как в качестве основных носителей использовались "дырки", боковой антиблюминговый дренаж использовать было нельзя. В свою очередь, схема с вертикальным дренажом приводит к некоторому ограничению динамического диапазона. Впрочем, вертикальный дренаж, помимо минусов имеет и плюсы - он не уменьшает светочувствительную область пиксела и, таким образом, не ослабляет положительный эффект, вызванный отказом от полисиликоновых электродов.

В матрицах обычного типа внутренний фотоэффект для "длинноволновых" ("инфракрасных") фотонов происходил глубоко внутри кремниевой подложки, в результате генерируемые электроны не попадали в потенциальную яму ПЗС-элемента и не регистрировались. В матрице EXview HAD используется подложка повышенной толщины, что позволяет накапливать заряды, возникшие в результате внутреннего фотоэффекта, вызванного "длинноволновыми" фотонами. В итоге есть возможность регистрировать инфракрасное излучение, поэтому чувствительность в полной темноте у этих сенсоров значительно выше.

В матрицах Super HAD используются микролинзы увеличенного диаметра, которые перекрывают более обширную область над пикселом и "собирают" больше света, попадающего на светочувствительную область. Казалось бы, схема "лежала на поверхности", однако при её разработке конструкторам пришлось решить довольно сложную задачу.

Оставьте свой комментарий

Читатели рекомендуют

Fly Flylife 8

Fly Flylife 8

Когда дизайн предпочтительней начинкиПродукция компании Fly лишь с недавних пор стала регулярно появляться в наших обзорах (если не считать периода, когда мобил...

Совершенные товары для геймеров – ноутбу…

Совершенные товары для геймеров – ноутбуки от Dell

Компанией Dell недавно были разработаны более совершённые товары для геймеров, чем раньше. Среди них можно выделить компактный настольный ПК Alienware X51 и ноу...

Вопрос дня

Мобильный телефон для Вас – это…

Фототовары

Обзор электронных книг