비가시 조명용 카메라를 생산하는 것이 왜 그렇게 비쌉니까?

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일반적인 소비자 용 카메라는 ~~390-700 nm~~ 400-1050nm . 그러나 왜 적외선, 자외선, 하드 엑스레이 등의 카메라를 생산하는 것이 그렇게 어렵고 비용이 많이 듭니까? 그것들과 다른 유일한 것은 파장과 에너지 eV입니다.

camera image-sensor electromagnetic

— nFu9DT
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그들은 어둠 속에서 너무 많은 것을 잃습니다. (실제로 광학은 한 가지 이유입니다. 유리 또는 투명 플라스틱은 가시 스펙트럼에서 좋은 렌즈를 만들지 만, 예를 들어 일반 유리 및 plastc는 IR에 대해 불투명하고, 먼 IR 영역에서 최고의 광학 재료는 결정질 NaCl이지만 NaCl입니다. 습한 공기에 녹는 불행한 습관이 있습니다.)

— 핫 릭

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BTW, 일반 디지털 카메라는 적외선에 약간 민감합니다. 휴대 전화의 카메라를 TV 리모컨의 송신기 쪽을 향하게하면 분홍색 또는 자주색의 독특한 색이 나타납니다. 때로는 카메라가 햇빛에서 같은 색이 반짝이는 표면에 반사되는 것을 볼 수 있지만 사람의 눈에는 보이지 않습니다.

— Jeanne Pindar

$ 300- $ 400 범위에서 '유령 사냥꾼'카메라로 판매되는 여러 변환 카메라가있는 것 같습니다. 모든 것을 고려할 때 실제로 합리적으로 보입니다. 카메라는 모드를 처음부터 수행 할 수있는 유형이어야합니다 (~ $ 200). 그것은 여전히 모든 '전문적인'카메라의 가격보다 훨씬 낮습니다 (신체의 경우 $ 1000).

— krowe

NASA 페이지에서 Swift 의 Burst Alert Telescope (BAT)를 확인 하고 매우 높은 에너지 광자 (요청한 사람에 따라 15-150 keV, 하드 X- 또는 감마선)를 감지하려고 할 때 이상한 망원경 디자인을 얻는 방법을 살펴보십시오.

— Nick T

@HotLicks가 잘못되었습니다. Kodak은 표준 렌즈 및 필터 (유리 또는 플라스틱)를 사용하여 사용할 수있는 35mm 용 고속 적외선 (HIR)을 2007 년까지 제조 및 판매 할 때까지 700nm 미만에서 900nm까지 민감했습니다. Ilford, Efke, Rollei는 일반 필름 카메라에서 사진 용 IR 필름을 만들거나 만들었습니다.

— mctylr

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그것은 시장 규모로 귀결됩니다. 이러한 카메라에 대한 수요는 어디에 있으며 판매 횟수는 생산 설정 비용을 정당화합니까? 표준 DSLR 카메라로 적외선 변환 (예 : 스스로 디지털 적외선 카메라 수정 자습서 )을 수행 할 수 있으며 카메라를 '풀 스펙트럼'유형으로 변환 할 수 있습니다. ( 전체 스펙트럼 사진 참조 ). 더 작은 파장의 경우 다른 센서가 필요합니다. 이들은 전문적인 특성과 대량 생산으로 인해 매우 비싼 경향이 있습니다.

— 짐 디어 든
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또한 바이엘 필터가 있거나없는 유사한 센서의 가격을 고려하십시오. 바이엘 필터를 추가하는 것이 추가적인 제조 단계라는 사실에도 불구하고 바이엘 필터가없는 센서는 훨씬 비싸다. 마찬가지로, UV 코팅을 차단하는 표준 코팅이없는 카메라 렌즈는 훨씬 비쌉니다. 시장 규모에 관한 것입니다.

— Kevin Krumwiede

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우선 : 표준 CCD 센서 는 700nm 이상의 파장에 민감합니다. 내가 아는 한 Si- 센서는 가시광 선보다 근적외선에 훨씬 민감합니다.

물론 훨씬 더 넓은 파장에서 변화합니다. 빛을 감지 할 수있는 조건 중 하나는 광자가 정공-전자 쌍을 만들기에 충분한 에너지를 가지고 있다는 것입니다. 이 에너지 임계 값은 특정 반도체 재료의 밴드 갭입니다 (예 : Si의 경우 ~ 1.1 eV). 광자 에너지는 파장에 반비례하기 때문에 (E = h * c / λ) 주어진 반도체 물질 (예를 들어, Si : ~ 1100nm)로 검출 될 수있는 최대 파장이있다.

카메라의 경우 렌즈도 관련이 있습니다. 대부분의 유리는 UV 광선에 덜 투명합니다. UV 투명도에 최적화 된 렌즈는 비용이 많이 듭니다 (비싼 대안은 플라스틱 렌즈 일 수 있음).

— 굳어진 식품
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기존의 두 대답은 모두 유효하지만 조합하여 취할 수 있습니다. 단순 Si 센서는 가시성 및 NIR에 적합하며 일반적이며 저렴합니다. IR은 바람직하지 않기 때문에 IR이 정상적으로 차단되므로 많은 경우 이미징 시스템에 대한 수정이 필요합니다. 예를 들어 Canon의 EOS 20Da를 참조하십시오 .

실리콘 센서는 형광체 코팅을 통해 UV 사용 에 상당히 쉽게 적용됩니다 (B + W CCD로 개조 했지만 결코 기회를 얻지 못한 웹캠에서 이것의 홈 브루어 버전을 사용 해보고 싶었습니다). X- 레이도 신틸 레이터 (보통 광섬유 결합)로 사용할 수 있습니다.

~ 1µm를 넘어 IR로 나아가려면 고가의 다른 반도체가 필요합니다. InGaAs 는 인기있는 선택이지만, 말 그대로 엄청나게 비싸지 만 전용 생산 시설이 필요하다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. InGaAs 및 기타 NIR 카메라는 또한 미국 수출 규제를 위해 군사 기술로 간주됩니다 (이는 많은 NATO 국가에도 적용됨). 이는 준수 측면에서 카메라 제조업체에 비용을 추가합니다.

열복사에 민감하거나 좁은 밴드 갭 반도체로 제작 된 카메라는 측정하려는 이미지보다 더 큰 열 노이즈를 제거하려면 상당한 냉각이 필요합니다. 그것은 종종 액체 질소의 Dewar를 의미합니다 (재료 비용 + 운영 비용). 시장에 출시 된 새로운 기술 (비 냉각 기술)이 있으며 특히 열 화상 카메라의 경우 해상도는 Si CCD 또는 CMOS 센서보다 훨씬 낮습니다.

— 크리스 H
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귀하의 정보는 약간 구식입니다. VGA 해상도 (640x480 이상)의 볼로미터 형 열 화상 카메라가 점점 더 많이 사용되고 있으며 가격이 하락하고 있습니다. 냉각기는 펠티어 장치 또는 소형 모터 구동 냉장고 인 냉각 또는 비 냉각이 가능합니다.

— Dave Tweed

@DaveTweed가 업데이트되었습니다. 나는 160x120 이상을 보지 못했다. 내 경험이 주로 Si와 InGaAs이기 때문에, 내가 조금 뒤처진 것은 놀라운 일이 아닙니다.

— Chris H

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가시 및 볼로미터 유형의 경우 저렴한 이유는 실리콘 비즈니스에서 규모의 경제를 활용할 수 있기 때문입니다.

다른 기술 (InGaAs, InSb)을 필요로하는 파장 (즉, 에너지)에 빠지 자마자, 오늘날 칩을 만드는 데 사용되는 피자 크기의 실리콘 웨이퍼와는 다른 최고의 2 "및 3"웨이퍼를 사용하고 있습니다. 또한 트랜지스터는 여전히 실리콘으로 이루어져야하므로 감광성 칩의 각 광 검출기에서 실리콘 칩의 해당 픽셀에 대한 각 감지 회로로 연결해야합니다. 메가 픽셀 이미징 어레이가있는 경우 수백만 개의 연결을 만들어야합니다.

그러나 기다려라. 광전 효과에 의존하는 경우 (예 : 3-5 µm의 중파 IR) 카메라 자체에서 발생하는 열보다 더 많은 열을 볼 수 있도록 카메라를 식혀 야합니다! 렌즈와 하우징이 밝게 빛나는 가시 광선 카메라를 상상해보십시오. 열 화상 카메라가 사는 세상입니다. 냉각은 전력 효율이 가장 높은 냉각기가 냉장고 유형이기 때문에 많은 비용과 소음이 추가됩니다. 펠티어는 액체 질소로 당신을 데려 갈 수 없습니다.

아, 그리고 BTW, 유리는 약 2 µm 이상의 파장에 대해 투명하지 않기 때문에 지난 5 세기의 광학 기술과 다른 렌즈 재료가 필요합니다.

스펙트럼의 다른 쪽 끝에서 X- 레이는 X- 레이를 편향시키기 어렵 기 때문에 고통입니다. 그들은 바로 통과하는 것을 좋아합니다. 의료용 X-ray 용 대형 이미징 어레이는 렌즈가 없기 때문에 작동하지만 Chandra 우주 망원경과 같은 거울을보십시오. "렌즈"는 원뿔 모양으로 배열 된 일련의 글램 핑 앵글 거울입니다.

— 코너
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