गैर-दृश्य प्रकाश के लिए कैमरे का उत्पादन करना इतना महंगा क्यों है?

Question

विशिष्ट उपभोक्ता कैमरे तरंग दैर्ध्य को पकड़ सकते हैं 390-700 एनएम 400-1050nm । लेकिन इन्फ्रारेड, अल्ट्रावॉयलेट, हार्ड एक्स-रे इत्यादि के लिए कैमरे बनाना इतना मुश्किल और महंगा क्यों है? केवल एक चीज जो उन्हें अलग करती है वह है तरंग दैर्ध्य और ऊर्जा ईवी।

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वे उनमें से बहुतों को अंधेरे में खो देते हैं। (वास्तव में, प्रकाशिकी एक कारण है। ग्लास या स्पष्ट प्लास्टिक दृश्यमान स्पेक्ट्रम में अच्छे लेंस बनाता है, लेकिन, उदाहरण के लिए, साधारण ग्लास और प्लास्टेक आईआर के लिए अपारदर्शी है, और दूर के आईआर क्षेत्र में सबसे अच्छा ऑप्टिक सामग्री क्रिस्टलीय NaCl है, लेकिन NaCl नम हवा में घुलने की दुर्भाग्यपूर्ण आदत है।)

— हॉट लिक्स

BTW, साधारण डिजिटल कैमरे इन्फ्रारेड में थोड़े संवेदनशील होते हैं। टीवी रिमोट के ट्रांसमीटर अंत में अपने फोन के कैमरे को इंगित करने का प्रयास करें, और आप एक विशिष्ट गुलाबी या बैंगनी रंग देखेंगे। कभी-कभी एक कैमरा सूरज की रोशनी में इसी रंग को चमकदार सतह से परावर्तित होता हुआ देखेगा, लेकिन मानव आंख इसे नहीं देखती है।

— पिंडर

ऐसा लगता है कि $ 300- $ 400 रेंज में कई परिवर्तित कैमरे 'भूत शिकारी' कैमरों के रूप में बेचे गए हैं। जब आप इसे सभी को ध्यान में रखते हैं, तो वे वास्तव में उचित लगते हैं। कैमरों को ध्यान में रखते हुए प्रकार की आवश्यकता होती है जो मॉड्स को पहली जगह में करने की अनुमति देते हैं (~ $ 200)। यह अभी भी किसी भी 'पेशेवर' कैमरा (अकेले शरीर के लिए $ 1000) की लागत से काफी नीचे है।

— krowe

स्विफ्ट के बर्स्ट अलर्ट टेलीस्कोप (बैट) के लिए नासा पृष्ठ देखें और देखें कि जब आप बहुत उच्च ऊर्जा फोटॉनों (15-150 केवी, हार्ड एक्स- या गामा किरणों का पता लगाना चाहते हैं, तो आप किसके आधार पर पूछते हैं) को कैसे दूरबीन के डिजाइन मिलते हैं।

— निक टी।

@HotLicks गलत। 2007 तक कोडक ने 35 मिमी के लिए हाई-स्पीड इंफ्रा-रेड (HIR) बनाया और बेचा जो कि मानक लेंस और फिल्टर (ग्लास या प्लास्टिक) का उपयोग करने योग्य था, यह 700nm से 900nm से कम के प्रति संवेदनशील था। Ilford, Efke, Rollei भी नियमित फिल्म कैमरों में फोटोग्राफिक उपयोग के लिए IR फिल्म बनाते / बनाते हैं।

— mctylr

Answer 1

यह बाजार के आकार के नीचे आता है। इस तरह के कैमरों की मांग कहां है और बिक्री की संख्या उत्पादन लागत को सही ठहराती है? आप मानक प्रकार के डीएसएलआर कैमरों (जैसे यह अपने आप को डिजिटल इन्फ्रारेड कैमरा संशोधन ट्यूटोरियल करते हैं ) के लिए एक इन्फ्रा रेड रूपांतरण प्राप्त कर सकते हैं और आप कैमरे को 'पूर्ण स्पेक्ट्रम' प्रकार में परिवर्तित कर सकते हैं जो कुछ अल्ट्रा वायलेट में लेता है। ( फुल-स्पेक्ट्रम फोटोग्राफी देखें )। छोटे तरंग दैर्ध्य के लिए आपको अलग-अलग सेंसर की आवश्यकता होगी। ये, उनके विशेषज्ञ प्रकृति और कम मात्रा में उत्पादन से, बहुत महंगा हो जाते हैं।

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इसे जोड़ने के लिए, बायर फिल्टर के साथ और बिना समान सेंसर की कीमत पर विचार करें। बिना बायर फिल्टर के सेंसर बहुत अधिक महंगे हैं, इस तथ्य के बावजूद कि बायर फिल्टर जोड़ना एक अतिरिक्त विनिर्माण कदम है। इसी तरह, यूवी को अवरुद्ध करने वाले मानक कोटिंग के बिना कैमरा लेंस बहुत अधिक महंगे हैं। यह बाजार के आकार के बारे में है।

— केविन क्रुमविडे ने

Answer 2

सबसे पहले: मानक सीसीडी सेंसर 700nm से परे तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील हैं । जितना मुझे पता है कि सी-सेंसर दृश्य प्रकाश के लिए निकट-आईआर प्रकाश के लिए और भी अधिक संवेदनशील हैं।

बेशक यह बहुत बड़ी तरंग दैर्ध्य के लिए बदल जाता है: प्रकाश की पहचान योग्य होने के लिए एक शर्त यह है कि छेद-इलेक्ट्रॉन-जोड़ी बनाने के लिए फोटॉन में पर्याप्त ऊर्जा होती है। यह ऊर्जा सीमा विशेष अर्धचालक सामग्री (उदाहरण के लिए Si: ~ 1.1 eV) का बैंड-गैप है। चूंकि फोटॉन ऊर्जा तरंग दैर्ध्य (E = h * c / lambda) के लिए आनुपातिक है, एक अधिकतम तरंग दैर्ध्य है जिसे किसी दिए गए सेमीकंडक्टर सामग्री (उदाहरण के लिए Si: ~ 1100 एनएम) के साथ पता लगाया जा सकता है।

कैमरों के लिए लेंस भी प्रासंगिक है: अधिकांश प्रकार के कांच यूवी प्रकाश के लिए कम पारदर्शी होते हैं। यूवी पारदर्शिता के लिए अनुकूलित लेंस बहुत महंगे हैं (हालांकि एक सस्ता विकल्प प्लास्टिक लेंस हो सकता है)।

Answer 3

आपके मौजूदा उत्तर दोनों मान्य हैं, लेकिन संयोजन में लिया जा सकता है: सरल सी सेंसर दृश्यमान और एनआईआर के लिए अच्छे हैं और आम हैं और इसलिए सस्ते हैं। इमेजिंग सिस्टम में संशोधन की आवश्यकता कई मामलों में होती है क्योंकि IR सामान्य रूप से अवरुद्ध होता है क्योंकि यह अवांछनीय है। उदाहरण के लिए देखें कैनन का EOS 20Da ।

सिलिकॉन सेंसर काफी आसानी से एक फॉस्फोर कोटिंग के माध्यम से यूवी के उपयोग के लिए अनुकूलित होते हैं (मैं एक वेबकेम पर इसके होमब्रेक संस्करण की कोशिश करना चाहता था जिसे मैंने बी + डब्ल्यू सीसीडी के साथ मॉड्यूल्ड किया था लेकिन कभी मौका नहीं मिला)। यहां तक ​​कि एक्स-रे का उपयोग एक स्कंटिलिएटर (जो आमतौर पर फाइबर-ऑप्टिक-कपल्ड होता है) के साथ संभव है।

IR में ~ 1 semm से आगे जाने के लिए अन्य अर्धचालकों की आवश्यकता होती है - जो महंगे हैं। InGaAs एक लोकप्रिय विकल्प है, लेकिन हास्यास्पद रूप से महंगा है जैसा कि आप कहते हैं - लेकिन यह आश्चर्यजनक नहीं है क्योंकि आपको समर्पित उत्पादन सुविधाओं की आवश्यकता है। InGaAs और अन्य NIR कैमरों को अमेरिकी निर्यात रेज के प्रयोजनों के लिए सैन्य तकनीक के रूप में भी माना जाता है (जो कि प्रभाव में कई नाटो देशों पर भी लगाए गए हैं); यह अनुपालन के संदर्भ में कैमरा निर्माता को लागत जोड़ता है।

जिन कैमरों में थर्मल विकिरण पर कोई संवेदनशीलता होती है, या जो संकीर्ण बैंडगैप अर्धचालकों से बने होते हैं, थर्मल शोर को हटाने के लिए महत्वपूर्ण शीतलन की आवश्यकता होगी जो आपके द्वारा मापी जाने वाली छवि से अधिक हो सकती है। इसका मतलब अक्सर तरल नाइट्रोजन का एक देवर (सामग्री लागत + परिचालन लागत) होता है। विशेष रूप से थर्मल इमेजिंग के लिए - बाजार पर नई प्रौद्योगिकियां (यहां तक ​​कि बिना पड़ी) आ रही हैं, लेकिन सी सीसीडी या सीएमओएस सेंसर की तुलना में रिज़ॉल्यूशन बहुत कम है।

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आपकी जानकारी थोड़ी दिनांकित है। वीजीए संकल्पों (640x480 और ऊपर) के साथ बोलेरो-प्रकार के थर्मल इमेजर्स अधिक से अधिक उपलब्ध हो रहे हैं, और कीमतें गिर रही हैं। उन्हें ठंडा या बिना ठंडा किया जा सकता है, जिसमें कूलर या तो पेल्टियर डिवाइस या छोटे मोटर-चालित रेफ्रिजरेटर होते हैं।

— डेव ट्वीड

@DaveTweed अपडेट किया गया, धन्यवाद। मैंने लगभग 160x120 से अधिक नहीं देखा था; जैसा कि मेरा अनुभव यहाँ ज्यादातर Si और InGaAs है, यह आश्चर्यजनक नहीं है कि मैं समय से थोड़ा पीछे था।

— क्रिस एच।

Answer 4

दृश्य और बोलोमीटर दोनों प्रकारों के लिए, वे सस्ते होने का कारण यह है कि वे सिलिकॉन व्यवसाय में पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं का लाभ उठा सकते हैं।

जैसे ही आप तरंग दैर्ध्य (यानी ऊर्जा) में बाहर निकलते हैं, जिन्हें अन्य तकनीकों की आवश्यकता होती है (InGaAs जैसा कि उल्लेख किया गया है, InSb) आप 2 पर बात कर रहे हैं "और 3" सबसे अच्छी तरह से वेफर्स, आज चिप्स बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले पिज्जा आकार के सिलिकॉन वेफर्स जैसा कुछ भी नहीं है। इसके अलावा, ट्रांजिस्टर अभी भी सिलिकॉन से बने होते हैं, इसलिए आपको फोटो-संवेदनशील चिप पर प्रत्येक फोटोडेटेक्टर से एक कनेक्शन की आवश्यकता होती है जो कि सिलिकॉन चिप पर उस पिक्सेल के लिए प्रत्येक डिटेक्शन सर्किट में होती है। यदि आपके पास एक मेगापिक्सेल इमेजिंग सरणी है, तो आपके पास बनाने के लिए एक लाख कनेक्शन हैं।

लेकिन यह खराब हो जाता है, रुको। यदि आप फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के आधार पर हैं, तो 3-5-youm पर मिड-वे आईआर के लिए कहें, आपको कैमरा को ठंडा करना होगा ताकि आप कैमरे द्वारा उत्पन्न होने वाली गर्मी से अधिक कुछ देख सकें! एक चमकदार चमक वाले लेंस और आवास के साथ एक दृश्यमान कैमरे की कल्पना करें - यह कि दुनिया में एक थर्मल कैमरा रहता है। शीतलक बहुत सारे खर्चों को जोड़ता है, और आमतौर पर शोर के साथ-साथ सबसे अधिक शक्ति-कुशल कूलर रेफ्रिजरेटर प्रकार होते हैं। पेल्टीयर आपको तरल नाइट्रोजन में नहीं ले जा सकते हैं।

ओह, और BTW, ग्लास 2 µm अतीत के तरंगदैर्ध्य के लिए पारदर्शी नहीं है, इसलिए आपको प्रकाशिकी की पिछली पांच शताब्दियों की तुलना में एक अलग लेंस सामग्री की आवश्यकता है।

स्पेक्ट्रम के दूसरे छोर पर, एक्स-रे एक दर्द है क्योंकि एक्स-रे को विक्षेपित करना मुश्किल है। वे सही से जाना पसंद करते हैं। मेडिकल एक्स-रे के लिए बड़ी इमेजिंग सरणियाँ काम करती हैं क्योंकि कोई लेंस नहीं है, लेकिन चन्द्र स्थान टेलीस्कोप जैसे कुछ पर दर्पण पर एक नज़र डालें - "लेंस" शंकु में व्यवस्थित ग्लेनिंग कोण दर्पण की एक श्रृंखला है।