डिजिटल इमेजिंग सेंसर का आकार क्या है?


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मैंने यहाँ सेंसर साइज़ के बारे में कुछ जानकारी पढ़ी है

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

इसके अनुसार, 35 मिमी ff-CMOS डिजिटल कैमरों में उपयोग किए जाने वाले सबसे बड़े आयामों वाला सेंसर है। इसके आकार के कारण छोटे सेंसरों के लिए इसके कई फायदे हैं।

इन लाभों को लागू करने के लिए बड़े सेंसर उपलब्ध क्यों नहीं हैं? 1,5 FF उदा?


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वह पेज पुराना है। हासेलब्लैड ने मार्च में एक मध्यम प्रारूप CMOS सेंसर लॉन्च किया था।
फिलिप केंडल

लेख में विशेष रूप से विभिन्न माध्यम प्रारूप चिप्स का उल्लेख है जो तथाकथित "पूर्ण फ्रेम" (एक मिथ्या नाम) से बड़ा है। en.wikipedia.org/wiki/…
उनका

@ यह कौन से सीएमओएस सेंसर हैं जो पूर्ण फ्रेम से बड़े हैं इसका उल्लेख है?
फिलिप केंडल

@fubo क्या आप सीएमओएस सेंसर (सीसीडी सेंसर के विपरीत) में विशेष रूप से रुचि रखते हैं या क्या आप वास्तव में "डिजिटल इमेजिंग सेंसर के आकार को सीमित करते हैं?"
फिलिप केंडल

@PhilipKendall अपडेट किया गया
fubo

जवाबों:


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आप कुछ बहुत बड़ी CCDs बना सकते हैं । एक सीसीडी की पुरानी प्रेस रिलीज़ वार्ता जो कि अमेरिकी नौसेना वेधशाला के लिए बनाई गई थी जो 4 "× 4" और 10,560 पिक्सेल × 10,560 पिक्सेल है। जो कि एक सेंसर पर 111 मेगापिक्सल का है। यह छोटा नहीं है।

111 मेगापिक्सल का सेंसर

(उपरोक्त प्रेस विज्ञप्ति से)

सेंसर के पास पहला प्रतिबंध यह है कि यह सिलिकॉन का एक एकल वेफर होना चाहिए, और यह एक निश्चित मूल्य है। आप ऐसे CCD बना सकते हैं जिन्हें तीन-किनारे वाले CCD के साथ डिज़ाइन किया गया है (शेष किनारा वह है जहाँ आप डेटा को पढ़ सकते हैं) जैसे:

मोज़ेक सीसीडी

( Http://loel.ucolick.org/manual/deimos_ccd/science/overview/ELV60.html से )

इनका उपयोग अक्सर टेलीस्कोप में किया जाता है ताकि मूल्य में केवल एक छोटी वृद्धि के साथ एक बड़ा इमेजिंग क्षेत्र प्राप्त किया जा सके। ध्यान दें कि यह समस्या है कि प्रत्येक सीसीडी को दूसरों से अलग-अलग कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है (कोई दो छवि सेंसर बिल्कुल समान प्रतिक्रिया नहीं हैं) - यह वैज्ञानिक उपयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण चिंता है ( एक ऐसे सीसीडी सरणी के लिए अंशांकन जानकारी )।

मोज़ेक सीसीडी को काफी बढ़ाया जा सकता है। PanSTARRS में 1.4 गीगाहर्ट्ज़ सेंसर सेंसर है जो 600 × 600 पिक्सेल सीसीडी की एक विशाल सरणी से बना है:

PanSTARRS से 8x8 सीसीडी सरणी

ऊपर CCDs की एक 8 × 8 सरणी है - प्रत्येक एक काफी छोटा है। यह तब इन वर्गों के 8 × 8 के एक बड़े सरणी का हिस्सा है, जो सेंसर के समग्र 64 × 64 सरणी देता है। यह लागत बचत, गति के कारण किया गया था (यह चार हजार 600 × 600 पिक्सेल सीसीडी को पढ़ने के लिए एक साथ पढ़ने की तुलना में तेज है) एक बड़ी सीसीडी को पढ़ना है, संतृप्त पिक्सेल का अलगाव, और दोषों के मामले में एक आसान प्रतिस्थापन।

एलएसएसटी अधिक परंपरागत तीन किनारे CCDs का उपयोग करता है 3.2 gigapixels के अपने लक्ष्य तक पहुँचने के लिए। प्रत्येक खंड में 500 × 200 पिक्सेल सेंसर का 8 × 2 सरणी है। PanSTARRs के लिए उल्लिखित सभी समान कारक भी यहाँ पर हैं। 3.2 बिलियन पिक्सल (जो वास्तव में काफी तेज है) को पढ़ने के लिए 2 सेकंड का समय लगने की उम्मीद है। कम, बड़े CCDs में जाने का मतलब होगा कि यह धीमा है - तेज़ नहीं।

LSST सेंसर

इसलिए, जबकि कुल में कई सेंसर का उपयोग करना संभव है, वे अभी भी बड़े एकल सेंसर के बजाय छोटे व्यक्तिगत सेंसर से बने होते हैं (जैसा कि USNO के 4 × 4 "सेंसर के साथ किया गया था।) कुछ मामलों में, सीसीडी बहुत छोटे होते हैं। यहां तक ​​कि उन बिंदुओं और शूट कैमरों में उपयोग किया जाता है।

4 × 4 "सेंसर की उस पहली छवि को देखें और फिर वहाँ पर नियमित सेंसर के आकार पर विचार करें:

एक वेफर पर सेंसर

इस पर विचार करने के लिए कुछ अतिरिक्त जानकारी है। आप एक वेफर पर कितने डाल सकते हैं की अधिकतम उपज है (आप बस अधिक फिट नहीं कर सकते हैं) और अपशिष्ट। उस 4 "× 4" सेंसर को बनाने के लिए उन्हें एक अत्यंत आवश्यक थासिलिकॉन की उच्च गुणवत्ता वेफर। एक नियमित पूर्ण फ्रेम पर क्रिस्टल में खामियां होती हैं, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप कितने सेंसर वेफर पर रखते हैं। 8 "सिलिकॉन वेफर (शीर्ष पर एक के समान आकार के साथ - ध्यान दें कि आधा व्यास 'किनारे' पर है), पूरे वेफर में फैली हुई खामियां हैं। वेफर पर कम सेंसर और उच्चतर संभावना है कि वहाँ। सेंसर में यह अनुपयोगी होगा (13.2 मिमी × 8.8 मिमी सेंसर पर 12.6% अपशिष्ट बनाम पूर्ण फ्रेम सेंसर वेफर पर 36% अपशिष्ट)। यह इस कारण का एक कारण है कि अक्सर अधिक शोध बढ़ने पर किया जाता है। चिप के घनत्व को बड़ा बनाने के बजाय (और उस घनत्व अनुसंधान में सीपीयू बनाने की तरह अन्य अनुप्रयोग हैं)।

एक सेंसर के साथ जिसका उद्देश्य 60 मिमी × 60 मिमी के फ्रेम के लिए है, आप केवल वेफर पर 8 सेंसर फिट कर सकते हैं और अपशिष्ट ऊपर जाता है। आप वहां काम के पैमाने की अर्थव्यवस्था देख सकते हैं।

इस बात पर विचार करें कि पूर्ण फ्रेम वेफर के 15 या 16 वर्किंग सेंसर 213 या इतने ही छोटे सेंसर बनाने के लिए समान हैं ... और उसी के हिसाब से कीमत तय की जाती है। निम्न छवि विभिन्न आकार के लिए वेफर पर समान स्थानों में स्थित खामियों के साथ समस्या को दर्शाती है।

सेंसर की उपज

( Http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wafer_die%27s_yield_model_(10-20-40mm)_-_Version_2_-_EN.png से )

यदि आप 'एक छवि एक में जाना' से दूर जाने के लिए तैयार हैं, तो आप सेंसर की एक सरणी (प्रत्येक रंग के लिए तीन, एक) प्राप्त कर सकते हैं जो छवि के पार जाते हैं। ये अक्सर बड़े प्रारूप कैमरों के लिए स्कैनिंग बैक के रूप में पाए जाते हैं । वहां, मुद्दा सेंसर के आकार (मेमोरी, डेटा स्टोरेज, फास्ट आई / ओ महत्वपूर्ण हो जाता है) के बजाय उपकरण की शुद्धता है। कुछ कैमरे हैं जो एक एकीकृत इकाई के रूप में हैं जैसे कि Seitz 6x17 डिजिटल

आगे की पढाई:


योजनाबद्ध LSST (3.2 गिगापिक्सल) की तुलना में 111 मेगापिक्सल छोटा है । मुझे लगता है कि वर्तमान में सबसे बड़ा ऑपरेटिंग टेलीस्कोप (पिक्सल के संदर्भ में) पैनेस्ट्रेआरएस है, जो 1.4 गीगाहर्ट्ज़ पर है
जो

@Joe कुंजी में एक सेंसर है जो 4 "x 4" है। यदि आप नीचे दिए गए लिंक में "LSST फोकल प्लेन" अनुभाग तक स्क्रॉल करते हैं, तो आपको "189 3x3 राफ्ट्स" का स्पष्टीकरण दिखाई देगा, जहां का प्रत्येक भाग 3 एज मोज़ेक सीसीडी है। मोज़ेक दृष्टिकोण को बड़े पैमाने पर जोड़ा जा सकता है क्योंकि आपने लिंक किया है ... लेकिन इसका एक भी सेंसर नहीं है। - PanSTARRS एक समान दृष्टिकोण का उपयोग करता image-sensors-world.blogspot.com/2007/09/... CCDs की एक सरणी (साथ pan-starrs.ifa.hawaii.edu/public/design-features/images/... )। उन दोनों के लिए, सेंसर बल्कि छोटे हैं।

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फ़ोटोग्राफ़ी के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे बड़े CMOS सेंसर "मध्यम प्रारूप" हैं और 44 मिमी x 33 मिमी के बारे में मापते हैं। CCDs 54mm x 40mm तक थोड़े बड़े आकार में मौजूद हैं। वैज्ञानिक अनुप्रयोगों के लिए बड़े सेंसर का उत्पादन किया गया हो सकता है।

यूवी प्रकाश का उपयोग करके सिलिकॉन के एक बड़े वेफर पर एक मुखौटा पेश करके सेंसर का उत्पादन किया जाता है। फिर वेफर को अलग-अलग सेंसर में काट दिया जाता है। एक सेंसर की पूर्ण आकार सीमा जो इस विधि के साथ उत्पन्न की जा सकती है वह प्रोजेक्टर द्वारा निर्मित छवि सर्कल के आकार से निर्धारित होती है (हालांकि बहुत बड़े सेंसर के साथ अन्य चिंताएं भी हो सकती हैं, जैसे कि बिजली का उपयोग और गर्मी अपव्यय जो एक कठिन पेश करते हैं आकार पर सीमा)।

सेंसर आकार की व्यावहारिक सीमा बहुत पहले तक पहुंच जाती है क्योंकि यह उपज द्वारा निर्धारित किया जाता है, यही कारण है कि दोषों के कारण निर्माण के दौरान कितने सेंसर को छोड़ना पड़ता है। एक एकल वेफर पर कई छोटे सेंसर बनाते समय एक ही दोष को खत्म कर दिया जाएगा, लेकिन कई सेंसर व्यवहार्य हो सकते हैं, अगर एक सेंसर पूरे वेफर को उठाता है तो एक ही दोष का अर्थ होगा कि कोई सेंसर उत्पन्न नहीं होता है। उपज इस प्रकार सेंसर आकार के वर्ग के साथ कम हो जाती है, जो बड़े सेंसर को असंवैधानिक बनाता है।

स्केल की अर्थव्यवस्थाएं भी लागू होती हैं, 36 मिमी x 24 मिमी "पूर्ण फ्रेम" सेंसर अधिक महंगे होंगे यदि उन्हें समान प्रारूप में मध्यम प्रारूप सेंसर के रूप में उत्पादित किया जाता है।


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अच्छा उत्तर - मैं इंजीनियरिंग और व्यवसाय दोनों की वास्तविकताओं में लाने की सराहना करता हूं
B Shaw

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और भी बड़े सेंसर हैं। यदि आप उस पृष्ठ के शीर्ष-दाएं कोने में छवि को करीब से देखते हैं, तो आप देखेंगे कि वहां सबसे बड़ा सेंसर 'मध्यम प्रारूप कोडक KAF' सेंसर है।

ठीक है, मैं समझता हूं कि यह पता लगाना बहुत आसान नहीं है क्योंकि कोई भी आसानी से यह ले सकता है कि उस छवि की पृष्ठभूमि ग्रे है जबकि वास्तव में छवि की एक सफेद पृष्ठभूमि है।

इसे यहां बेहतर तरीके से देखें ।

उस सेंसर के अलावा FF से बड़ा एक और सेंसर हैं। उसी पृष्ठ पर, सेंसर प्रारूप और आकार तालिका में स्क्रॉल करें, तालिका को सॉर्ट करने के लिए 'क्रॉप फैक्टर' कॉलम पर क्लिक करें और 1 से छोटे फसल कारक वाले स्वरूपों को देखें। फिल्म प्रारूप प्राप्त करें और आप समाप्त हो जाएंगे इस क्रम में निम्नलिखित सेंसर:

  • चरण एक पी 65+, IQ160, IQ180
  • पत्ती एएफआई 10
  • मध्यम-प्रारूप (हासेलब्लैड H5D-60)
  • कोडक केएएफ 39000 सीसीडी
  • पेंटाक्स 645 डी
  • लइका एस

लेकिन खबरदार: ऐसे सेंसर के लिए नुकसान भी हैं: बड़े, भारी कैमरे और लेंस। इस तरह के एक सेंसर (बड़ी छवि चक्र) के लिए लेंस बनाने के लिए बहुत अधिक कठिन और ... निश्चित रूप से ... मूल्य।


लेकिन कोडक सेंसर सीसीडी है, सीएमओएस नहीं।
फिलिप केंडल

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कुछ और चीजें जो सीमित कर सकती हैं कि क्या निर्मित किया जा सकता है नीचे व्यावहारिक है:

  1. वजन (परिणामी प्रणाली का)। एक बहुत बड़े सेंसर को एक बहुत बड़ी छवि चक्र की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है बड़े लेंस और एक बड़ा कैमरा।
  2. बिजली की खपत। एक बड़े सेंसर को एक छोटे से अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है, इस प्रकार बैटरी जीवन कम हो जाता है (जब तक कि आप फिर से एक बड़ी बैटरी लगाने के लिए कैमरे का आकार और वजन नहीं बढ़ाते हैं)।
  3. गति। एक बड़े सेंसर को पढ़ने में अधिक समय लगता है, एक ही सेंसर तत्व घनत्व के साथ एक छोटे से पढ़ने के लिए। तो आपकी "शटर स्पीड" कम हो जाती है।
  4. लागत (संकेत दिया गया है, लेकिन कई स्तरों पर खेलने में आता है)। बेशक एक बड़े सेंसर की लागत एक छोटे से अधिक होती है, न केवल इसलिए कि उसे अधिक कच्चे माल की आवश्यकता होती है, बल्कि छोड़े गए उत्पादों की मात्रा भी बढ़ जाती है, जिसकी लागत सभी को बेची जाने वाली छोटी संख्या से लेनी पड़ती है।

मुझे आश्चर्य है कि किसी और ने गति मुद्दे का उल्लेख नहीं किया। यह भी ध्यान देने योग्य है कि जितना बड़ा आपको (इंच या सेमी में) मिलता है, उतना ही अधिक विकृति आपको किनारों पर मिलती है। छवि के प्रक्षेपण का वर्णन करने के तरीके का वर्णन करने वाले खगोल विज्ञान के पेपर हैं , ताकि दूसरे यह समझ सकें कि छवि कैसे विकृत है, इसलिए वे कई छवियों को सह-संरेखित करने के लिए इसे फिर से प्रोजेक्ट कर सकते हैं। भौतिक आकार में स्केलिंग के बिना पिक्सेल में स्केलिंग भी एक गति का मुद्दा है, क्योंकि इसे शोर के लिए पर्याप्त संकेत के लिए लंबे समय तक एक्सपोज़र की आवश्यकता होती है।
जो

@ जो कि लेंस के एक साइड इफेक्ट है जो आपने सेंसर के सामने रखा है, सेंसर चेहरे पर पूरी तरह से समानांतर किरणें पैदा नहीं कर रहा है, सेंसर के साथ कोई समस्या नहीं है। आप अपने लेंस (और अपनी छवि चक्र) को बनाकर उस के आसपास हो सकते हैं, जो कि अधिक व्यापक, बढ़ते वजन, आकार, और इस प्रकार आपके सिस्टम की लागत और भी अधिक है।
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