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

Что отличает планшеты на платформе Intel…

Что отличает планшеты на платформе Intel Atom?

В последнее время Intel все активнее стремится утвердиться в сегменте ультрамобильных систем — в смартфонах и планшетах. На презентации планшета Senkatel на баз...

Как снять защиту с карты памяти?

Как снять защиту с карты памяти?

Большинство людей сталкивалось с такой ситуацией, когда при попытке записать какую-либо информацию на носитель возникало окошко защиты от записи. Естественно, в...

Вопрос дня

Мобильный телефон для Вас – это…

Фототовары

Обзор электронных книг