Mobil CMOS Sensörlerin İç Mekaniği: Bayer Filtreleri ve Fotodiyot Kuyuları
Akıllı telefon tarafından çekilen her dijital fotoğraf,Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken (CMOS) aktif piksel sensörü. Silikon sensörün yüzeyi milyonlarca mikroskobik fotodiyot ışık kuyusundan oluşur. Silikon fotodiyotlar doğası gereği renk körü olduğundan (yalnızca toplam ışık yoğunluğunu ölçtüklerinden), mikroskobik bir mozaik renk filtre dizisineBayer filtresisensör yüzeyine alternatif bir desenle bağlanır%50 Yeşil, %25 Kırmızı ve %25 Mavimikro lensler.
Işık fotonları her bir fotodiyoda iyi bir şekilde çarparak, fotoelektrik etki yoluyla elektronları yerinden çıkararak bir elektrik yükü biriktirir. Çip üzerinde analog-dijital dönüştürücüler (ADC'ler) bu yükü 10 bit veya 14 bit dijital sayılara dönüştürür. Bir Görüntü Sinyali İşlemcisi (ISP), bu ham RGB değerlerini gösterir, çok kareli gürültü azaltma, ton eşleme gerçekleştirir ve 30 ila 60 FPS'de bozulmamış video kareleri üretir.
Sensör Kusurlarının Teşhisi: Ölü Pikseller, Sıcak Pikseller ve Kozmik Radyasyon
Yarı iletken üretim süreci sırasında veya doğal arka plan radyasyonu ve termal döngünün bir sonucu olarak, bireysel fotodiyot kuyularında mikro kusurlar gelişebilir:
- Ölü Pikseller (Siyah):Bir fotodiyotun elektriksel ara bağlantısı tamamen arızalandığında veya bir piksel devresi toprağa kısa devre yaptığında meydana gelir. Piksel, gelen ışıktan bağımsız olarak sıfır voltaj üreterek kalıcı bir siyah nokta olarak görünür.
- Sıcak Pikseller (Parlak Kırmızı, Yeşil veya Mavi):Mutlak karanlıkta bile termal enerjinin elektron-delik çiftleri oluşturmasına izin veren silikon kristal kafes dislokasyonlarından kaynaklanır (karanlık akım sızıntısı). Sıcak pikseller, uzun pozlamalar sırasında veya uzun süreli video kaydı sırasında cihazın sensörü ısındığında göz kamaştırıcı bir şekilde belirgin hale gelir.
- Sıkışmış Pikseller:Bir transistör açık durumda kilitli kaldığında, ADC'yi doyurduğunda ve tüm aydınlatma koşullarında tam ölçekli parlaklık (saf beyaz veya tam RGB renk) çıkışı sağladığında ortaya çıkar.
Koyu Çerçeve Çıkarma: Sensör Denetimine İlişkin Bilimsel Standart
Profesyonel astrofotografi ve bilimsel spektrometride sensör sağlığı, aşağıdaki yöntemler kullanılarak denetlenir:koyu çerçeve çıkarma. Gelen tüm fotonların sensöre ulaşması engellenerek (deklanşör kapalı veya lens kapalı), kamera tarafından kaydedilen herhangi bir sinyal, saf elektronik termal gürültüyü ve fotodiyot sızıntısını temsil eder. FlashSoft'nın çevrimiçi tarayıcısı, sensör bozulmasına işaret eden izole edilmiş sıcak pikselleri tespit etmek için bu karanlık kareleri güçlendirilmiş kontrastla analiz eder.