디지털 이미징 센서의 크기를 제한하는 것은 무엇입니까?

센서 크기에 대한 정보를 읽었습니다.

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor_format

이에 따르면 35mm ff-CMOS는 디지털 카메라에 사용되는 가장 큰 치수의 센서입니다. 크기가 작기 때문에 소형 센서에는 많은 이점이 있습니다.

이러한 장점을 강요하기 위해 더 큰 센서가없는 이유는 무엇입니까? 1,5 FF 예?

매우 큰 CCD를 만들 수 있습니다 . 더 오래된 보도 자료 는 미국 해군 관측 소용으로 만들어진 4 "× 4"및 10,560 픽셀 × 10,560 픽셀의 CCD에 대해 이야기합니다. 하나의 센서에서 111 메가 픽셀입니다. 그것은 작지 않습니다.

^{(위의 보도 자료에서)}

센서의 첫 번째 제한 사항은 단일 실리콘 웨이퍼 여야하며 고정 가격입니다. 다음 과 같이 3 날 CCD (나머지 가장자리는 데이터를 읽을 수있는 곳)로 설계된 CCD를 만들 수 있습니다 .

^{( http://loel.ucolick.org/manual/deimos_ccd/science/overview/EL3160.html에서 )}

이것들은 종종 망원경에서 사용되어 가격이 조금만 증가하면 더 큰 이미징 영역을 얻을 수 있습니다. 각 CCD를 다른 CCD와 별도로 교정해야하는 문제가 있습니다 (두 이미지 센서가 정확히 동일한 응답을 갖지 않음 ). 이것은 과학적 용도에 중요한 관심사입니다 ( 이러한 CCD 어레이에 대한 교정 정보 ).

모자이크 CCD는 상당히 크게 확장 될 수 있습니다. PanSTARRS에는 1.4 x 기가 픽셀 센서 어레이 가 있으며 600x600 픽셀 CCD의 거대한 어레이로 구성됩니다.

위의 8x8 CCD 어레이는 각각 매우 작습니다. 이것은 전체 세그먼트가 64 × 64 인 센서를 제공하는 이들 세그먼트의 8 × 8의 큰 어레이의 일부이다. 이는 비용 절감, 속도 (하나의 큰 CCD를 읽는 것보다 4 천 개의 600 x 600 픽셀 CCD를 동시에 읽는 것이 더 빠름), 포화 된 픽셀의 분리 및 결함이있는 경우 더 쉬운 교체로 인해 수행되었습니다.

LSST는 3.2 기가 픽셀의 목표를 달성하기 위해 더 많은 기존의 세 모서리의 CCD를 사용합니다. 각 세그먼트에는 500 × 200 픽셀 센서로 구성된 8 × 2 어레이가 있습니다. PanSTARR에 대해 언급 된 모든 동일한 요소도 여기에 있습니다. 32 억 픽셀을 판독하는 데 2 ​​초가 소요될 것으로 예상됩니다 (실제로는 매우 빠름). 더 적고 더 큰 CCD로 가면 속도가 느려집니다.

따라서 여러 센서를 집계하여 사용할 수는 있지만 (USNO의 4x4 "센서에서와 같이) 단일 센서 대신 작은 개별 센서로 구성되어 있습니다. 경우에 따라 CCD는 훨씬 작습니다. 포인트 앤 촬영 카메라에 사용 된 것보다

4x4 "센서의 첫 번째 이미지를 되돌아 본 다음 일반 센서의 크기를 고려하십시오.

여기에는 고려해야 할 추가 정보가 있습니다. 웨이퍼에 넣을 수있는 수량 (더 이상 맞지 않을 수 있음)과 폐기물의 최대 수율이 있습니다. 그들이 필요한 센서 위해서는 그 4 "× 4"를 만들기 위해 매우실리콘의 고품질 웨이퍼. 규칙적인 풀 프레임에서 결정의 결함은 웨이퍼에 얼마나 많은 센서를 장착하든 상관 없습니다. 8 인치 실리콘 웨이퍼 (위의 크기와 동일한 크기-직경의 절반이 '가장자리'에 있음)를 확인하면 웨이퍼 전체에 흠집이 생깁니다. 웨이퍼의 센서 수가 적고 그 가능성이 높아집니다. 센서의 결함으로 인해 사용할 수 없게됩니다 (풀 프레임 센서 웨이퍼의 36 % 폐기물 대 13.2mm × 8.8mm 센서의 12.6 % 폐기물). 이는 종종 센서를 늘리는 것에 대한 더 많은 연구가 필요한 이유 중 하나입니다. 칩을 더 크게 만드는 것이 아니라 칩의 밀도 (및 밀도 연구에 CPU를 더 빠르게 만드는 것과 같은 다른 응용 프로그램이 있음)

60mm × 60mm 프레임 용 센서를 사용하면 웨이퍼에 약 8 개의 센서 만 장착 할 수 있으며 폐기물이 증가합니다. 직장에서 규모의 경제를 볼 수 있습니다.

풀 프레임 웨이퍼에서 15 개 또는 16 개의 작동 센서가 213 개 정도의 작은 센서와 동일한 가격이며 그에 따라 가격이 책정됩니다. 다음 이미지는 다양한 크기의 다이에 대해 웨이퍼의 동일한 위치에있는 결함의 문제를 보여줍니다.

^{( http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wafer_die%27s_yield_model_(10-20-40mm)_-_Version_2_-_EN.png에서 )}

'한 번의 이미지'에서 벗어나려면 이미지를 가로 질러 움직이는 단일 센서 (각 색상마다 3 개씩)를 얻을 수 있습니다. 이들은 종종 대형 카메라에 대한 스캔 백으로 발견됩니다 . 문제는 센서의 크기가 아니라 장비의 정확성입니다 (메모리, 데이터 저장, 빠른 I / O가 중요 해짐). 이 카메라를 Seitz 6x17 디지털 과 같은 통합 장치로 사용하는 일부 카메라가 있습니다 .

더 읽을 거리 :

• 디지털 포토 센서의 경제성

사진을 위해 상업적으로 이용 가능한 가장 큰 CMOS 센서는 "중간 포맷"이며 약 44mm x 33mm입니다. CCD는 최대 54mm x 40mm의 약간 더 큰 크기로 존재합니다. 과학적 응용을위한 더 큰 센서가 생산되었을 수 있습니다.

센서는 UV 광을 사용하여 마스크를 실리콘의 큰 웨이퍼에 투영하여 생성됩니다. 웨이퍼는 개별 센서로 절단됩니다. 이 방법으로 생성 할 수있는 센서의 절대 크기 제한은 프로젝터에서 생성 된 이미지 서클의 크기에 따라 결정됩니다 (단, 전력 사용량 및 열 손실과 같은 매우 큰 센서에는 문제가있을 수 있음) 크기 제한).

센서 크기의 실제 한계는 수율, 즉 결함으로 인해 제조 중에 폐기해야하는 센서 수에 의해 결정되므로 훨씬 일찍 도달합니다. 단일 웨이퍼에 여러 개의 작은 센서를 만들 때 단일 결함으로 인해 하나의 센서가 폐기되지만 더 많은 센서가 실행 가능해집니다. 하나의 센서가 전체 웨이퍼를 차지하면 단일 결함으로 센서가 생성되지 않습니다. 따라서 센서 크기의 제곱에 따라 수율이 감소하므로 더 큰 센서는 경제적이지 않습니다.

36mm x 24mm "풀 프레임"센서는 중간 규모 센서와 동일한 부피로 생산되는 경우 더 큰 규모의 경제를 적용 할 수 있습니다.

더 큰 센서가 있습니다. 해당 페이지의 오른쪽 상단에있는 이미지를 자세히 보면 가장 큰 센서에 '중형 포맷 Kodak KAF' 센서가 있음을 알 수 있습니다.

좋아, 나는 이미지가 실제로 흰색 배경을 가지고 있지만 그 이미지의 배경이 회색임을 쉽게 알 수 있기 때문에 이것을 이해하기가 쉽지 않다는 것을 이해합니다.

여기서 더 잘 보십시오 .

이 센서 외에 FF보다 큰 다른 센서가 있습니다. 같은 페이지 에서 센서 형식 및 크기 테이블로 스크롤 하여 '자르기 요소'열을 클릭하여 테이블을 정렬하고 자르기 요소가 1보다 작은 형식을 봅니다. 필름 형식을 꺼내면 끝납니다. 순서대로 다음 센서 :

• 1 단계 P 65+, IQ160, IQ180
• 잎 AFi 10
• 중간 형식 (Hasselblad H5D-60)
• Kodak KAF 39000 CCD
• 펜탁스 645D
• 라이카 S

그러나 크고 무거운 카메라 및 렌즈와 같은 센서의 단점도 있습니다. 그러한 센서 (더 큰 이미지 원)와 ... 물론 ... 가격을 위해 렌즈를 만드는 것이 훨씬 더 어렵습니다.

실제적인 것을 제조 할 수있는 것 이하로 제한 할 수있는 몇 가지 더 :

1. (결과 시스템의) 무게. 매우 큰 센서에는 매우 큰 이미지 원이 필요합니다. 이는 큰 렌즈와 큰 카메라를 의미합니다.
2. 전력 소비. 큰 센서는 작은 센서보다 더 많은 전력이 필요하므로 배터리 수명이 줄어 듭니다 (더 큰 배터리를 장착하기 위해 카메라의 크기와 무게를 다시 늘리지 않는 한).
3. 속도. 센서 요소 밀도가 동일한 작은 센서를 읽는 것보다 큰 센서를 읽는 데 시간이 더 걸립니다. 따라서 "셔터 속도"가 줄어 듭니다.
4. 비용 (힌트하지만 여러 수준에서 작동합니다). 물론 더 큰 센서는 더 많은 원자재를 필요로 할뿐만 아니라 폐기 된 제품의 양이 증가하기 때문에 작은 것보다 비용이 많이 듭니다.