חיישן מונה מטען במצלמות דיגטליות

[maxwell10]

רכישת תמונה במצלמה דיגטלית מתבצעת ע"י חשיפת מערך הפיקסלים לאור ובסיום רכישת התמונה נמדד המטען החשמלי בכל פיקסל באמצעות חיישן.

לרוב המצלמות יש רק חיישן אחד כזה.

האם ניתן לבנות מערך חיישנים מאחורי מערך הפיקסלים?

האם המחיר של חיישן כזה הוא גבוה ביחס לשאר המצלמה? מה יהיה המחיר של 6M חיישנים כאלו?

מה הגודל של חיישן כזה? האם הוא גדול יותר מגודל פיקסל?

יתרונות במצלמה כזו - מהירות גבוהה, דינמיות, קונטרסט, אין זליגת מטען בין הפיקסלים וכו'

[The Arcane]

רכישת תמונה במצלמה דיגטלית מתבצעת ע"י חשיפת מערך הפיקסלים לאור ובסיום רכישת התמונה נמדד המטען החשמלי בכל פיקסל באמצעות חיישן.

לרוב המצלמות יש רק חיישן אחד כזה.

האם ניתן לבנות מערך חיישנים מאחורי מערך הפיקסלים?

האם המחיר של חיישן כזה הוא גבוה ביחס לשאר המצלמה? מה יהיה המחיר של 6M חיישנים כאלו?

מה הגודל של חיישן כזה? האם הוא גדול יותר מגודל פיקסל?

יתרונות במצלמה כזו - מהירות גבוהה, דינמיות, קונטרסט, אין זליגת מטען בין הפיקסלים וכו'

אני מניח שאתה מתכוון למעגלי ה-read-out של החיישן. לא מדובר ממש ברכיב נפרד, במובן שאפשר לקחת חיישן ולהוסיף לו עוד כאלה בהרכבה. ה-read-out, במיוחד בחיישני CMOS חדשים, והחיישן נמצאים על שבב אחד ומחוברים לאחר מכן למעבד התמונה.

הרחבת ה-read-out לטיפול מקבילי יותר בהחלט אפשרית, אבל התשלום שלך יהיה פחות בכסף ויותר בצריכת הספק ושטח. המטען שנקרא מהפיקסל צריך לעבור הגברה, דגימה ועוד "טיפולים", לפני שהוא מוכן למעבד התמונה. מגברים ו-ADC הם רכיבים לא קטנים במונחי שטח והם צורכים הספק. מהבחינה הזאת, הרבה יותר חסכוני לקרוא את הפיקסלים אחד-אחד. שיקול נוסף הוא שביצוע read-out נפרד לכל שורה או לכל פיקסל יכניס הרבה fixed-pattern noise בגלל וריאציה בין הרכיבים אחרי הייצור. נניח שלכל שורת פיקסלים יש מגבר משלה, אבל כל מגבר יצא טיפה שונה. ללא עיבוד נוסף אחרי הרכישה, תראה שכל שורה נראית קצת שונה. זה לא עניין גדול כמו רעש אקראי, אבל עדיין מוסיף סיבוך. העניין העיקרי, בכל זאת, לדעתי, הוא השטח וההספק.

תשים לב שבחיישני CMOS מודרניים ה-read-out והפיקסלים נמצאים פיזית על אותו סיליקון והם מאוד מהירים, בזכות זה, ביחס ל-CCD הישן. זאת למרות שה-read-out שלהם מתבצע באופן זהה, למיטב ידיעתי. מבין היתרונות שציינת, מהירות הוא היחיד ש-read-out כמו שציינת יכול לשפר. ניגודיות וכדומה זה יותר תלוי בפיקסלים עצמם.

[maxwell10]

noise fixed-pattern בגלל וריאציה בין הרכיבים אחרי הייצור

נקודה טובה, לא חשבתי על זה, למרות שגם בתהליך ייצור הפיקסלים יכול להיות איזורים בעלי תכונות שונות.

מהירות הוא היחיד ש-read-out יכול לשפר

אם החיישן קורא את המטען ב real-time, כלומר מיד בזמן החשיפה אזי לא תיווצר הצטברות מטען ולפיכך לא תהיה זליגה לפיקסלים שכנים שזה מוסיף המון לדינמיות.

בדיוק קראתי על סוג חדש של פיקסלים של חברת IDS בעלי טווח דינאמי גבוה HDR זאת בזכות ההענות הלוגריטמית שלהם בניגוד להענות הלינארית שקיימים בפיקסלים הסטנדרטים. באתר שלהם אפשר לראות תמונות לדוגמא שממחישות את ההבדל כך שבמצלמות כאלו באמת הייתרון היחידי יהיה מהירות.

http://www.ids-imaging.com/

http://news.directindustry.com/press/ids-imaging-development-systems/ueye-usb-and-gige-cameras-with-hdr-sensor-34515-338031.html

ואגב מהירות, איך עובדת מצלמה מהירה שמצלמת ב 10Kfps כמו ההיא בערוץ Dicovery? ומה הזמן האופיני שחיישן read-out קורא מערך של 1M פיקסלים?

[The Arcane]

נקודה טובה, לא חשבתי על זה, למרות שגם בתהליך ייצור הפיקסלים יכול להיות איזורים בעלי תכונות שונות.

זאת באמת בעיה קיימת ולא כדאי להחריף אותה עם וריאציות נוספות. אבל שוב, למיטב ידיעתי זה בחשיבות שולית יחסית להספק ושטח.

אם החיישן קורא את המטען ב real-time, כלומר מיד בזמן החשיפה אזי לא תיווצר הצטברות מטען ולפיכך לא תהיה זליגה לפיקסלים שכנים שזה מוסיף המון לדינמיות.

לפי מה שאני יודע, זליגה זאת לא בעיה. כל פיקסל "נעול" ע"י טרנזיסטור בזמן שהוא לא נקרא, ולמרות שטרנזיסטורים אכן זולגים, בפרקי הזמן שבהם מדובר - שבין סיום רכישה לקריאת הפיקסל, הזליגה הזאת זניחה לחלוטין. מדובר בזרמים בסדר גודל של פיקו אמפרים. אבל, אני אנסה לבדוק יותר את העניין.

אני אנסה לענות עוד כשאחזור הביתה.

[maxwell10]

איך מעבירים את השירשור לנושא "מדע וטכנולוגיה"?