Siirrettävien CMOS-antureiden sisäinen mekaniikka: Bayer-suodattimet ja valodiodikaivot
Jokainen älypuhelimella otettu digitaalinen valokuva on peräisin a Täydentävä metallioksidipuolijohde (CMOS) aktiivinen pikselianturi. Pii-anturin pinta koostuu miljoonista mikroskooppisista valodiodin valokuopista. Koska piivalodiodit ovat luonnostaan värisokeita (mittaavat vain kokonaisvalon voimakkuuden), mikroskooppinen mosaiikkivärisuodatinryhmä, jota kutsutaan Bayerin suodatin on sidottu anturin pintaan vuorotellen 50 % vihreää, 25 % punaista ja 25 % sinistä mikrolinssit.
Valofotonit iskevät jokaiseen valodiodiin hyvin ja irrottavat elektroneja valosähköisen vaikutuksen kautta sähkövarauksen keräämiseksi. On-chip analogi-digitaalimuuntimet (ADC) muuttavat tämän latauksen 10- tai 14-bittisiksi digitaalisiksi numeroiksi. Kuvasignaaliprosessori (ISP) esittelee nämä raaka-RGB-arvot, suorittaa useiden ruutujen kohinanvaimennusta, sävykartoituksen ja tuottaa koskemattomia videoruutuja nopeudella 30–60 FPS.
Anturivikojen diagnosointi: kuolleet pikselit, kuumat pikselit ja kosminen säteily
Puolijohteiden valmistusprosessin aikana tai luonnollisen taustasäteilyn ja lämpösyklin seurauksena yksittäisiin valodiodikaivoihin voi kehittyä mikrovikoja:
- Kuolleet pikselit (musta): Ilmenee, kun valodiodin sähköinen liitäntä katkeaa kokonaan tai pikselipiiri oikosulkee maahan. Pikseli tuottaa nollajännitettä tulevasta valosta riippumatta, ja se näkyy pysyvänä mustana täplänä.
- Kuumat pikselit (kirkkaan punainen, vihreä tai sininen): Johtuu piikidehilan sijoittumisesta, joka mahdollistaa lämpöenergian muodostaa elektronireikä-pareja jopa absoluuttisessa pimeydessä (pimeän virran vuoto). Kuumat pikselit tulevat räikeästi näkyviksi pitkien valotusten aikana tai kun laitteen anturi lämpenee pitkän videotallennuksen aikana.
- Jumissa olevat pikselit: Ilmenee, kun transistori pysyy lukittuna avoimessa tilassa, kyllästää ADC:n ja tuottaa täyden luminanssin (puhdas valkoinen tai täysi RGB-väri) kaikissa valaistusolosuhteissa.
Tumman kehyksen vähennys: Tieteellinen standardi anturien tarkastukselle
Ammattimaisessa astrovalokuvauksessa ja tieteellisessä spektrometriassa anturien kuntoa auditoidaan käyttämällä tumman kehyksen vähennys. Estämällä kaikkia tapahtuvia fotoneja pääsemästä tunnistimeen (suljin kiinni tai linssi peitetty), kaikki kameran tallentamat signaalit edustavat puhdasta elektronista lämpökohinaa ja valodiodivuotoa. FlashSoftin online-skanneri analysoi nämä tummat kehykset vahvistetulla kontrastilla havaitakseen eristetyt kuumat pikselit, jotka ilmoittavat anturin heikkenemisestä.