Főoldal
Háztáji
Hírek
Cikkek
Fényképezőgép múzeum
Keresés
Fórum
KépFórum
Adna - Venne
Linkek
Cikkek rovat
Hircsatorna
Kapcsolódó anyagok
Főoldal
Forradalmi változás az érzékelő technológiában? (Quantum Film)
Írta: Nagy Sándor (nasa@http.hu)   
2015. november 26.
Forrás: http://www.invisage.com/A csaknem 10 éve alapított InVisage Technologies cég bejelentette, hogy az innovatív Quantum Film technológiájának felhasználásával készült okostelefon érzékelő, a Quantum13 néhány példánya még ebben a negyedévben (2015. 4. negyedév) eljuthat a vezető okostelefon gyártókhoz, tesztelésre. Az értzékelő technológia jelentős változtatásáról van szó, és az alább ismertetésre kerülő paraméterek alapján joggal feltehető a kérdés, hogy bevezetése mérföldkőnek, forradalmi változásnak minősíthető-e az érzékelő, a digitális fényképezés technológiában?
 
Az új technológia feltalálója Ted Sargent, a Torontói Egyetem professzora. Adó- és vevő-anyagok fejlesztése során egy különösen magas érzékenységű vevő (fénydetektor) anyagra bukkant, amit szabadalmaztatott, és felhasználására 2006. októberben megalapította az InVisage Technologies startup céget. Itt fejlesztették ki a Quantum Film technológiát, és első gyakorlati felhasználásaként okostelefon érzékelő létrehozását tűzték ki célul. 2010-ben arról adtak hírt, hogy már abban az évben rendelkezésre áll a forradalmian új érzékelő. A bejelentés meglehetős érdeklődést váltott ki, a cég jelentős tőkéhez is jutott, de a beígért, és nagy érdeklődéssel várt új érzékelő csak nem készült el. Ha hihetünk a bejelentésnek, végre itt van, már rendkívül meggyőző minőségű demó videókat is készítettek vele.

Mi az újdonság a  Quantum Film technológiában?
 
A Quantum Film egy fényérzékeny réteg, amit a hagyományos, szilicium-alapú érzékelő felületére visznek fel, kedvező tulajdonságait a benne levő nanorészecskéknek, az úgynevezett kvantum pontoknak köszönheti. Az érzékelő gyártás szempontjából nem közömbös, hogy a quantum film festékhez hasonlóan vihető fel a félvezető felületre. A benne diszpergált kvantum pontok más anyagokkal összehasonlíthatatlanul nagy érzékenységet és a különböző igényekhez  rendkívül rugalmasan alakítható tulajdonságokat kölcsönöznek a  quantum filmnek.

A digitális fotótechnika alapeszköze, az elektronikus képérzékelő (CCD, CMOS) egy félvezető eszköz, benne (a pixelekben) a fényt egyedi, szilicium fotodiódák alakítják át elektromos töltésekké. A félvezető technológia a tranzisztor (1947) és az integrált áramkör (1958) felfedezése óta a mikroelektrónika rendkívül széles körben alkalmazott, sikeres technológiájává vált. A mikroelektrónikai alkatrészek közé tartoznak a félvezető képérzékelők, gyors elterjedésük, csökkenő áruk és rohamosan fejlődő paramétereik a mikroelektronikai technológia általános tapasztalatainak, az arra épülő hatalmas iparágnak köszönhetők. De alapanyaguk, a szilicium, mint fényérzékeny anyag, egyáltalán nem tekinthető optimálisnak (nem optikai, hanem elektromos tulajdonsága indokolja használatát). A diszkrét fotodiódák alkalmazása ugyan jól illeszkedik a digitális kép pixel-szerkezetéhez, de a hagyományos analóg fényképezés nyersanyaga, a film, az emulzióba ágyazott apró ezüsthalogenid kristályokkal, amiben a fény hatására a feketedés kvázi-folytonos eloszlásban jelenik meg, előnyökkel is jár. A Quantum filmben a kvantum pontok, amelyek a fényt szabad elektronokká alakítják, a fotemulzióban levő ezüsthalogenid kristályokhoz hasonlóan, véletlenszerű eloszlásban helyezkednek el, ráadásul méretük (lévén nanorészecskék), jóval kisebb a fotoemulzió szemcseméreténél. Ráadásula Guantum film fényérzékenysége jóval nagyobb a sziliciuménál, és meglehetősen szabadon alakítható spektrális érzékenysége.
Forrás: http://www.invisage.com/technology/
Az InVisage érzékelő ketresztmetszete


A Quantum Film-bevonatú képérzékelő keresztmetszetét a fenti ábra mutatja vázlatosan. A Quantum Film réteg közvetlenül a Bayer szűrő alatt helyezkedik el, így a  Quantum Film pixelek az érzékelő teljes felületét lefedik (csak az elektronokat összegyűjtő kondenzátoroknak kisebb a felülete), és a magasabb elhelyezkedésnek köszönhetően a fényérzékeny rétegre több fény esik, és pontosabbá válik a színek érzékelése.

A Quantum Film technológia kedvező tulajdonságai


A Quantum Film nagyobb fényelnyelő képességének köszönhetően körülbelül tízszer vékonyabb réteg tud ugyanannyi fényt elnyelni (elektronokká konvertálni), mint a szilicuum.
 
Forrás: http://www.invisage.com/technology/
QF és szilicum abszorpciója a hullámhossz függvényében

Míg a hagyományos CMOS érzékelőben a sziliciumnak kettős funkciója van: a fény érzékelése (konvertálása elektromos töltéssé), és az elektromos jelek kiolvasása, az InVisage érzékelőben a  Quantum Film egyetlen funkciója a fény érzékelése. Az előbbiben a fényérzékelő a pixel felületének csak egy korlátozott részére terjed (a kiolvasást végző elektronika foglalja el a felület mintegy felét, az új érzékelőben a Quantum Film a pixel teljes felületét lefedi. Az ábra a kétféle fényérzékelő kvantum hatásfokát mutatja, azaz azt, hogy a fénykvantumok hány százalékát alakítják át elektronokká. 
Forrás: http://www.invisage.com/technology/
QF és szilicium kvantum hatásfoka a hullámhossz függvényében


A „gördülő zár” (rolling shutter) technika az állóképek, vagy a mozgókép egye képkockái pioxeleinek nem egyidejű, hanem soronként egymást követő rögzítése. Oka lehet mechanikus (a redőnyzár rövid megvilágítási idő esetén keskeny sávot nyit, ami végigsöpör az érzékelő előtt), vagy elektronikus (a CMOS érzékelő pixeleinek soronkénti kiolvasása, miközben a többi sor pixelei gyűjtik az elektronokat (fényt). A „gördülő zár” gyors mozgás (akár a téma mozgása, akár a felvevőgépgép mozgatása) esetén a kép torzulásához, az egyes pixelsorok folyamatos elcsúszását eredményezi. A gördülő zár ellentéte a „globális zár” (global shutter), amely a teljes kép egyidejű rögzítését biztosítja. A nagyobb érzékenységű de drágább CCD alkalmazása a mobiltelefonokban globális zár alkalmazását teszi lehetővé. A  Quantum Film technológia lehetővé teszi a „globális zár” alkalmazását az okostelefonokban, mivel a kép teljes felületét lefedő Quantum Film fény érzékelése egyidejűleg kapcsolható be/k.
Forrás: http://www.invisage.com/technology/
Gördülő és globális zár működése


A kép dinamika tartományát az egyes pixelek maximális jelnagyságának a zajhoz viszonyított arána határozza meg. Mivel a Quantum Film nagyobb felületű, mint a hagyományos CMOS érzékelő fotodiódája, több fényt konvertál, és nagyobb hatásfokkal, tehát több elektront gyűjt be. A nagyobb mennyiségű információ nagyobb dinamika-átfogást eredményez (jól megfigyelhető a demó videón).
 
A szilicium-érzékelős okostelefonok általában csak digitális zoommal rendeélkeznek, aminek ára a magasabb zajszint.  A hagyományos szilicium-pixelek méretea gyártáskor rögzítéste kerül. Ezzel szemben a Quantum Film folytonos felületet alkot, működés közben átalakítható a pixelek mérete. Az ábra azt szemlélteti, hogy jobb fényviszonyok mellett nagyobb feloldás, gyengébb fényviszonyok mellett a feloldás rovására (nagyobb méretű pixelekkel) nagyobb érzékenység érhető el („dinamikus zoomnak” nevezi a cég).
Forrás: http://www.invisage.com/technology/
Dinamikus zoom

 
Infravörös fényre érzékeny Quantum Film is előállítható, ami számos területen nyit alkalmazási lehetőségeket.
 
Hozzászólások
HozzáadásKeresés
Hozzászólást csupán a bejegyzett felhasználó tehet hozzá!
 
< Előző   Következő >
Advertisement
Advertisement
Advertisement