मोबाइल सीएमओएस सेंसर की आंतरिक यांत्रिकी: बायर फिल्टर और फोटोडायोड वेल्स
स्मार्टफोन द्वारा खींची गई प्रत्येक डिजिटल तस्वीर की उत्पत्ति होती है पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (सीएमओएस) सक्रिय-पिक्सेल सेंसर. सिलिकॉन सेंसर की सतह में लाखों सूक्ष्म फोटोडायोड प्रकाश कुएं होते हैं। क्योंकि सिलिकॉन फोटोडायोड आंतरिक रूप से रंग-अंधा होते हैं (केवल कुल प्रकाश तीव्रता को मापते हैं), एक सूक्ष्म मोज़ेक रंग फ़िल्टर सरणी जिसे a कहा जाता है बायर फिल्टर के एक वैकल्पिक पैटर्न में सेंसर सतह से जुड़ा हुआ है 50% हरा, 25% लाल, और 25% नीला सूक्ष्म लेंस.
प्रकाश फोटॉन प्रत्येक फोटोडायोड पर अच्छी तरह से प्रहार करते हैं, विद्युत चार्ज जमा करने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को विस्थापित करते हैं। ऑन-चिप एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी) इस चार्ज को 10-बिट या 14-बिट डिजिटल नंबर में बदल देते हैं। एक इमेज सिग्नल प्रोसेसर (आईएसपी) इन कच्चे आरजीबी मूल्यों को प्रदर्शित करता है, मल्टी-फ्रेम शोर में कमी, टोन मैपिंग करता है, और 30 से 60 एफपीएस पर प्राचीन वीडियो फ्रेम आउटपुट करता है।
सेंसर दोषों का निदान: मृत पिक्सेल, गर्म पिक्सेल और ब्रह्मांडीय विकिरण
सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रिया के दौरान, या प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण और थर्मल साइक्लिंग के परिणामस्वरूप, व्यक्तिगत फोटोडायोड कुएं सूक्ष्म दोष विकसित कर सकते हैं:
- मृत पिक्सेल (काला): यह तब होता है जब एक फोटोडायोड का विद्युत इंटरकनेक्ट पूरी तरह से विफल हो जाता है या एक पिक्सेल सर्किट जमीन पर बंद हो जाता है। पिक्सेल आने वाली रोशनी की परवाह किए बिना शून्य वोल्टेज उत्पन्न करता है, जो एक स्थायी काले धब्बे के रूप में दिखाई देता है।
- हॉट पिक्सेल (चमकदार लाल, हरा, या नीला): सिलिकॉन क्रिस्टल जाली अव्यवस्थाओं के कारण होता है जो थर्मल ऊर्जा को पूर्ण अंधेरे (डार्क करंट रिसाव) में भी इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े बनाने की अनुमति देता है। लंबे एक्सपोज़र के दौरान या जब विस्तारित वीडियो रिकॉर्डिंग के दौरान डिवाइस सेंसर गर्म हो जाता है तो हॉट पिक्सल स्पष्ट रूप से स्पष्ट हो जाते हैं।
- अटके हुए पिक्सेल: तब होता है जब एक ट्रांजिस्टर खुली अवस्था में बंद रहता है, एडीसी को संतृप्त करता है और सभी प्रकाश स्थितियों में पूर्ण पैमाने पर चमक (शुद्ध सफेद या पूर्ण आरजीबी रंग) आउटपुट करता है।
डार्क फ्रेम घटाव: सेंसर ऑडिटिंग के लिए वैज्ञानिक मानक
पेशेवर एस्ट्रोफोटोग्राफी और वैज्ञानिक स्पेक्ट्रोमेट्री में, सेंसर स्वास्थ्य का उपयोग करके ऑडिट किया जाता है डार्क फ्रेम घटाव. सभी आपतित फोटॉनों को सेंसर (शटर बंद या लेंस से ढका हुआ) तक पहुंचने से रोककर, कैमरे द्वारा रिकॉर्ड किया गया कोई भी सिग्नल शुद्ध इलेक्ट्रॉनिक थर्मल शोर और फोटोडायोड रिसाव का प्रतिनिधित्व करता है। फ्लैशसॉफ्ट का ऑनलाइन स्कैनर अलग-अलग हॉट पिक्सल का पता लगाने के लिए प्रवर्धित कंट्रास्ट के साथ इन डार्क फ़्रेमों का विश्लेषण करता है जो सेंसर के खराब होने का संकेत देते हैं।