Фотосензор

ФотосензорилиФотосензор, или Фотосензоре светлочувствително квантово устройство (Сензор или сензор (от английски сензор или чувствителен), състоящ се от основния елемент на фотоелектричната матрица, корпус с монтажни проводници (виж Фиг. 1), точки за закрепване и свързване; предназначени да преобразуват оптичното изображение, проектирано върху матрицата, в електрически сигнал и да го сканират. [ 1] [2]

Сензоре термин за системи за управление, първичен преобразувател, елемент от измервателно, сигнализиращо, регулиращо или управляващо устройство на система, който преобразува контролирана стойност в сигнал или електрически импулс, удобен за използване. [3]
Фотосензоръте светлочувствително квантово устройство, състоящо се от основния елемент на фотоелектричната матрица, предназначено да преобразува оптичното изображение, проектирано върху матрицата, в електрически сигнал и да го сканира.
Фотоелектрическият сензоре устройство за откриване на разстоянието, отсъствието или присъствието на обект с помощта на система за предаване на светлина и фотоелектрически приемник (фотоелектрически сензор), като детектор (виж Фиг.1).

Съдържание

Фотосензорите (фотосензори) се класифицират в зависимост от фотоматриците.

Основните елементи на фотоматриците (виж фиг. 3) - фотодиоди пиксели - приемници на видими лъчи на оптичното изображение. Когато фотон се абсорбира от пиксел, той генерира двойки електрон-дупка. Когато електрон навлезе в електрическото поле между слоевете, положително заредените n-слоеве ще бъдат пометени, където могат да бъдат отведени във външна верига (проводници). Фотопотокът е пропорционален на яркостта, с която свети диодът. Таканачинът, по който дефинира и предава информацията, която представлява оптичен образ. Той прави това, като преобразува променливото затихване на светлинните вълни (как се движат или отскачат от обекти) в сигнали, в малки изблици на ток, които предават информация. Вълните могат да бъдат светлина или друго електромагнитно излъчване. Сензорите за изображения се използват в електронни устройства за изображения, както аналогови, така и цифрови типове, включително цифрови камери, модулни камери, работещо медицинско оборудване за изображения, оборудване за нощно виждане като термично изображение, радар, сонар и други. Цифровата обработка на изображения, като правило, служи за заместване на аналогови изображения, получени, например, при работа с фотографски филми, фотографски плаки и др.

Фотосензорите са различни Редактиране

В зависимост от разположението на слоевете на фотодиодите във фотоматриците:

Във фотосензорите, CCD сензор (CCD), CMOS сензор (CMOS) има еднослойна подредба на фотодиоди във фотоматрица;
Във фотосензорите Foveon X3-сензор, 3CCD-сензор, многослойна подредба на фотодиоди във фотоматрица;

В зависимост от наличието на светлинни филтри, покриващи фотодиодите във фотоматриците:

При фотосензорите Foveon X3-сензор няма светлинни филтри във фотоматрицата, където фотодиодите (пикселите) са подредени на три слоя в колони по три според вида на фотографските филми.
В трислойните фотосензори 3CCD-сензорът е триматричен фотосензор, базиран на дихроична призма, където се използват еднослойни едноцветни RGB фотоматрици.

В момента основно в цифровата фотография се използват:

CCD фотосензор (CCD) [4] - с електронна схема за последователно четене на сигнали от обектни точки на оптично изображение,проектирани върху фотосензора.
CMOS фотосензор (CMOS) [5][6] - с електронна схема за дигитализиране на сигналите от обектни точки на оптично изображение, проектирано върху фотосензор - върху сензор за изображение (сензор-сензор от английски сензор, откъдето идва фотосензорът).
Фотосензор Foveon X3-сензор [7] - с електронна схема за обработка на сигнали от обектни точки на оптично изображение, проектирано върху фотосензор в режими CCD или CMOS‎. Различава се от CCD и CMOS по липсата на Bayer филтри (RGB) и структурата на фотодиода. Фотодиодът е тристепенен полупроводник, който възприема цветния сигнал на RGB точковото изображение на обекта в режим цветен филм с един пиксел последователно - син, зелен, червен. Принципът на работа на фотосензора Foveon X3 в аналогов режим [8] осигурява цифровизирано изображение, близко до оригинала. [9][10] .
3CCD-сензорът е фотосензор с три матрици, базиран на дихроична призма [11][12].

Фотоелектричният сензор или (на английски-photosensor) (като единствен термин) в световните медии се използва във всички сфери на дейност, включително и в цифровата фотография, като приложение на фоточувствителни материали (фотографски материали). Матрицата (фото) е основният елемент на фотоелектричния сензор, който представлява матрица (силициев полупроводников материал), състояща се от фотодиоди, покрити с микролещи и др., която е вградена във фотосензора като основен елемент. Представлява правоъгълна пластина с фотодиоди (обикновено квадратни) със странични размери около 9 μm. В този случай неработещите фотодиоди са разположени по периметъра на матрицата, а работещите фотодиоди или пиксели са разположени в центъра.

Разглеждането на материалите поотделно (матрици и фотосензори) го прави възможноразтоварете обема на основните статии и ги разгледайте по-подробно.

Оттогава започва разработването на различни видове фотосензори, базирани на CCD фотосензор.

В схемата на Bayer всеки пиксел от матрицата е покрит със светлинен филтър от един от цветовете на RGB компонентите. Тази мозаечна филтърна схема е обозначена например като RGGB (червено–зелено–зелено–синьо, червено–зелено–зелено–синьо).

Фото сензорите се различават по начина на възпроизвеждане на цветовете на изображенията:

Използват се специални фотосензори:

Фотосензори за показване на нагрети обекти;
Фото сензори за създаване на мултиспектрални изображения;
Фото сензори за гама камери;
Фотосензори, чувствителни към рентгенови лъчи;
Специални високочувствителни фото сензори за космически наблюдения; [19]

CCD сензор, базиран на CCD или CCD технология; [20][21]
CMOS сензорна технология CMOS или (CMOS); [22]
RGBW сензори или (CFAK, където "K" е съкращение - Kodak);
Foveon X3-сензор; [23]
3CCD сензори и др. [24][25]

Размерът на фотосензора (матрица (снимка)) се измерва диагонално, във части от инча (4/3", 2/3", 1/1.8", 1/2.2") за кадър 4:3. При кадър 3:2 реалният диагонал е приблизително 2/3, за разлика от посочения за кадър 4:3.

Стандартът на кадъра 4:3 се използва в любителските цифрови фотоапарати, стандартът на кадъра 3:2 се използва в цифровите SLR фотоапарати. (Някои SLR фотоапарати се настройват на 4:3)

Поради малките линейни размери на фотосензора (матрицата), лещите на такива камери са по-малки и по-леки. [26] [27]

Понастоящем стандартните размери на фотосензорите и техните масиви са приблизително еднакви по своята фоточувствителност. Големите фотосензори (и техните сензори) на SLR камерите обаче иматпо-висока ISO, разделителна способност и фотографска ширина.

1/2,5" или 1/2,7" т.е. 5,27x3,96 mm (съотношение на страните 4:3) се използва в повечето фотоапарати без сменяеми обективи.

1/1,8", съотношение на страните 4:3

Фото сензори с техните 1/1,8" сензори, т.е. 5,32x7,18 мм, се използват в повечето компактни фотоапарати с фиксиран обектив.

Фотосензори (техните матрици) с размер 2/3", т.е. 6,6×8,8 мм понякога се използват в скъпи компактни камери с фиксирани обективи.

Фотосензори (и техните матрици) 4/3", т.е. 13,5 × 18 mm

Стандартът 4/3 е разработен от Olympus, Kodak и няколко други. Целите бяха да се намалят производствените разходи, теглото на камерите и обективите. Сега (2007) фотоапарати с фото сензори (матрици) от този формат се произвеждат от Olympus и Panasonic.

Фото сензори DX (матрица), APS-C формат 22,3 x 14,9 mm (CMOS сензор Canon)

има съотношение 3:2, но рамката може да се регулира до съотношение 4:3.

Фотосензори (и техните сензори) с този размер най-често се срещат в цифрови SLR фотоапарати. Отговарят на "полурамка" от рамка 35 мм.

По-голямата част от аматьорските, полупрофесионалните и дори професионалните фотоапарати използват фотосензори с матрици с такъв размер поради факта, че те са сравнително евтини за производство и в същото време размерът на пикселите остава доста голям дори при резолюция над 12 мегапиксела.

Формат APS-H, 27×18 мм, съотношение на страните 3:2
Сензор с пълен кадър 36x24 mm със съотношение на страните 3:2 или сензор с пълен кадър 36x24 mm съответства на класическата 35 mm рамка (3:2). На пазара вече има много модели камери.с фотосензор с матрица с такъв размер (на Canon, Nikon, Kodak, Sigma, Sony). Такива фотосензори са скъпи и трудни за производство.

Средноформатният сензор със сензор 60x45mm е със съотношение на страните 3:2.

Фотосензорите с матрици с такива размери са „омрежени“ от по-малки матрици, което се отразява на тяхната цена. Използва се в скъпи камери.

Законите на геометричната оптика определят зависимостта на дълбочината на полето от физическия размер на матрицата. Тестовете след заснемане с три камери с различни физически размери на фотосензори с еднакъв брой пиксели на един и същ обект при същия зрителен ъгъл, една и съща стойност на диафрагмата на регулирани обективи и обработени с тази технология показаха: дълбочината на рязкост в снимката, направена от камерата с най-голямата матрица, ще бъде най-голяма (повече обекти в кадъра ще бъдат показани рязко), а камерата с най-малката матрица ще покаже най-малката дълбочина на рязкост (обектите, които не са в рязкост). зоната ще бъде по-замъглена s).

В някои фотоапарати, като Pentax K10D, K100D, Sony A100, A200, A700, инженерите решиха проблема със снимането от ръка при слаба светлина, като изместиха фотосензора в съответствие с показанията на вградените жироскопи или акселерометри. По този начин стабилизацията на изображението в камерите работи с всички обективи, независимо от вградената им стабилизация на изображението. [28] [29]