内部ビュー：デジタルカメラアレイ

まえがき

2か月前、 LCDとE-Inkディスプレイの比較に関する記事で、次のレビューの1つが現代のカメラのマトリックスの「開口部」になると述べました。 そして、私はこの約束を急ぎます！


Vasily Stolyarovから親切に提供された韓国の有名メーカーのスマートフォンのフロントカメラとリアカメラは、感光性マトリックスの「コレクション」の最初のものでした。 それから、モスクワの近くに住んでいるDarkWood habrayuzerが古いPentaxアイドルカメラを送ってきました（以降、意図的にデバイスの正確なモデルを示すことはしません）。 デバイスは死んでおり、多くの人がそうであるように、それを私の思いやりのある手に渡し、捨てない正当な理由でした。

そして、私が見ようとするやいなや、私のクラスメートであるイリヤから別の提案が来ました。 この申し出を拒否することはできませんでした。 私は比較的現代的なキヤノンを提示されましたが、画像の撮影に問題がありました。

したがって、赤革命のメーデーテーブルには、電話からのOEMカメラとペンタックスカメラ（すべての参加者の中で最も古い）とキヤノン（おそらく最年少）の3人の候補者が横たわりました。

他の誰かが私たちがここにいる理由を知らない場合、この記事の地下には以前の「検死」へのリンクがあります。 誰かがデジタルカメラの仕組みやマトリックスが必要な理由を忘れた場合は、Wikiにようこそか、ディスカバリーチャンネルからこのビデオをご覧ください。

理論的な部分。 CCDおよびCMOS

これまで、 CMOS（相補型金属酸化膜半導体）技術を使用して作成されたマトリックスは、世界市場の90％以上を征服してきましたが、それほど昔ではありませんが、めちゃくちゃ人気のあるCCD（充電結合デバイス）はすでに早めの日没を予言しています。

これには多くの理由がありますが、CMOS技術の利点の完全なリストはありません。1つ目は、CCDと比較した静止状態での低消費電力、2つ目は、CMOSが追加の変換を必要としないデジタル信号を即座に「出力」する（より正確には、変換が行われる）実際にはアナログデバイスであるCCDとは異なり、第三に、特に大きなマトリックスサイズでの生産の安さ。

Canonの2つのビデオを使用して、CMOSマトリックスの動作原理を簡単に理解できます。





しかし、すべての患者（おそらく、携帯電話のカメラのマトリックスを除く）は、CCDで世界が最高に君臨した時代に属し、CMOSはその後、主導的地位を獲得するために強度と光感度のみを獲得しました。 したがって、CCDマトリックスがどのように機能するかについて、いくつかの言葉で説明します。 より詳細な説明は、 Wikiページに常にあります 。

そのため、被写体からの光子は、 ベイヤーフィルター 、つまりRGBGカラーフィルターまたはRGBWフィルターを通過してマイクロレンズを収集し、感光性半導体材料に到達します。 吸収された光子は、外部電場の影響下でセル内で「分離」されたエレクトロホールペアを生成し、電子は貯金箱に「送信」されます。ポテンシャルウェルは「読み取り」を待機します。


CCDマトリックスデバイス図（ ソース ）

私がそう言うかもしれない場合、CCDマトリックスの読み取りは「ストリップ」です。 5 x 5ピクセルの配列があるとします。 最初に、最初のピクセルから電子の数を読み取り、簡単な方法で電流の大きさを読み取ります。 次に、特別なコントローラーがすべてのセルを1つずつ「シフト」します。つまり、2番目のセルからの電荷が最初のセルに流れ込みます。 ここでも、5つのセルすべてが読み取られるまで値が読み取られます。 次に、別のコントローラーが残りの「イメージ」を1行下にシフトし、25セルすべての電流が測定されるまでプロセスが繰り返されます。 これは長いプロセスのように思えるかもしれませんが、500万ピクセルの場合、数秒で完了します。


CCDマトリックスから画像を読み取るプロセス（ Source ）

完全に明確にするために、次のビデオを読むことをお勧めします。

実用的な部分

通常、白雪姫の手袋を着用している人は美しい分析に従事しており、最近カメラに行きましたが、ビデオアセンブリの手順については、SMSを短い番号に送信して追加料金を支払う必要があると言います。 さらに、完全に不器用な方法以上のものが適用されるため、自宅でこれを繰り返すことはお勧めしません...

携帯電話を理解する方法は、 前の記事のページで常に見ることができますので、ここでこれらの悲痛なショットを再び与えません。

前述のペンタックスカメラは、ムッシューダークウッドによって提供されました。彼は、今では心臓が出血しており、平均的な男性の涙が頬を転がっているはずです。


写真のペンタックス分解

さまざまな細部のうち、これまでのところ私たちが興味を持っているのはLCDディスプレイだけです。これは、私たちに来る生徒、FNM、遠足、CCDマトリックス自体、偏光子またはフィルターを疑わしく連想させるガラス、IR照明（赤色光）に表示されます夜の撮影。 マトリックスがカメラ本体に固定されていることに注意してください。 したがって、手の振動はすべてマトリックス自体に簡単に直接伝達され、高品質の写真には寄与しません。 どうやら、 DarkWoodはコンクリートの神経を強化しています。

一方、彼がお気に入りのカメラをdrれさせるのを止めなかったのは何だったのでしょう。 夏には、海の暖かい国で回復し、次のローリングウェーブを撮影しようとするとき、カメラは電流が腐食を引き起こす可能性があるデバイスであることを忘れないでください。


シャッターボタンにつながるケーブルのすぐ上の腐食跡（残念なことに、そのような場所だけではありません）

キヤノンがペンタックスよりもわずかに高度で最新のモデルであることはすぐにわかります。 たとえば、マトリックスはスプリング式です（左下の画像に小さなスプリングがはっきりと表示されています）。 このような受動的画像安定化システムは、もちろん、あなたが高度な段階の神経症でない限り、より良く鮮明な画像を得るのに役立ちます！


「内部」キヤノン

ちなみに、右下の写真では、フラッシュの原因となる巨大なコンデンサがはっきりと見えています。これは、キヤノンのデジタル石鹸皿を片付けなければならなかった問題があるためです。

携帯カメラ

私たちは、携帯電話のカメラから研究を開始します。この記事では、マトリックス自体が完全に微視的な寸法を持ち、それを使用するのが難しい（ソーイング、研削）ため、この記事ではそれほど時間と言葉を費やしません。

光学顕微鏡写真では、下のマトリックスの下に明るい部分と暗い部分の2つのゾーンがあることに気付くのは難しくありません。 私は誰もがすでに推測していることを願っています：明るい面の下にはダイオードがありません、それはマトリックスの素晴らしい精神的な組織を可能な限り閉じるためにマージンを持って、そのように適用されます...


私たちはすべてをマージンでカバーします-私たちは気にしません

光学顕微鏡を使用して取得した顕微鏡写真は、電子顕微鏡で作成した顕微鏡写真とは大きく異なります。 たとえば、「球体の直交」はどうですか？

事実、光学系では透明層は見えません（単純に目立たない場合でも）。一方、電子顕微鏡法は主に表面分析方法です。つまり、丸いカラーフィルターが上に覆われている可能性があります正方形の「キャップ」。 この場合、そのような立方体サブピクセルの寸法は約2.5マイクロメートルです。


ここにあるのは、球を二乗することです...ところで、真空中で...

ペンタックスカメラのマトリックス

ペンタックスCCDマトリックスの研究は、光学顕微鏡写真から始めます。 残念なことに、化学者が言うように、立体顕微鏡の問題により、サンプル顕微鏡システムでは、高倍率で除去して個々のサブピクセルを考慮することはできませんでした。


何かが書かれていて、面白いですが、中国の小さな子供たちの名前をどこかで見ることができますか？

接点の各ランディングパッドには番号が付けられていますが、同じ接点ワイヤがそれぞれに接続されていません。


そして、すぐに数えることを学びます-もちろん、ナノテクノロジーの助けを借りて...


マトリックス自体とストラップの明確な境界

そして、次の顕微鏡写真は、電子顕微鏡の教科書に値するものです。 電子顕微鏡が測定ツールではない理由を知っていますか？ はい、それが理由です：電荷の局所的な蓄積のために、球体が突然楕円体になったようです：


しかし、これらは球体であることを知っています...

次に、感光性マトリックスの周囲を見てみましょう。 私は電子回路を作成する分野の専門家ではないので、これらの複雑な構造と導体の「複雑さ」が必要な理由を推測することすら恐れています。以下にリストされている部品やコンポーネントの目的を説明できる人がいるかもしれません（もちろん、コメントで同じ）？


カットとポリッシュを生き延びた揺れない柱...


これらのレイヤーで混乱し、悪魔と脚を破ることができます

この号「Inside Look」は画期的なものです。数年の試練の後、ついに新しい微量分析システムがインストールされました。そのため、場合によっては、美しい写真だけでなく、私が見ている化学元素についても説明できます。

そして、ここに最も興味深いものがあります-すべての栄光のマトリックス。 マイクロスフィアレンズが配置されているセル内のグリッドの下に、個々の感光性エレメントが表示されます（まあ、またはその残骸、より正確には、言うのは困難です）。 以下では、Canonマトリックスについて説明する際に、「断面」マトリックスデバイスについて詳しく説明します。 それまでの間、ローカルの化学分析のデータに目を向けます。 グリッドはタングステンで構成されており、ミクロスフェアはおそらく二酸化ケイ素であり、何らかのポリマー材料で上から「覆われている」ことがわかります。 より詳細な分析については、 こちらをご覧ください 。


すべての複雑な美しさのマトリックス

この章の最初のSEM画像に戻りますが、コンタクトパッドは純金で作られていることに注意してください（そうそうです！）デバイスの感度。 詳細な情報はここに表示されます 。

キヤノンカメライメージセンサー

いつものように、光学顕微鏡でミクロとナノの世界に没頭し続けています。 ペンタックスの場合のように、キヤノンのカメラからのマトリックスは、幾何学的な矛盾のために高倍率で削除できませんでした。 しかし、得られた顕微鏡写真から、個々のサブピクセルのサイズを推定することができます-約1.5ミクロン、これは携帯電話のマトリックスよりもはるかに小さいです。


キヤノンのイメージセンサーの光学顕微鏡写真

ところで、高倍率で光学顕微鏡で撮影できない原因の1つは、マトリックスとその「充填物」を覆う「カバー」ガラスです。


良いショット：ガラスの後ろのギア

もちろん、常に最も興味深いものはチップに隠されており、崩壊した厳密に順序付けられた世界は亀裂を与え、デバイスの最も秘跡的なコーナーを見ることができます：


少し後、この写真の黄色がかったオレンジ色の領域に戻ります...

私たちがすでに知っているコラムは完全に理解不能です：


しつこい錫兵のように

次に、CCDマトリックスの構造をより詳細に検討します。 CCDマトリックスの上部は、ポリマー層（1）に似たもので覆われており、攻撃的な外部環境から感光性エレメントを保護します。 その下には、色素を含むマイクロレンズがあります（2および3）。 しかし、電子顕微鏡検査ではカラー画像を取得できないため、大きな球体が描かれているのか小さい球体が描かれているのかを確実に言うことはできません。 二酸化ケイ素のマイクロレンズ（製造に最も適した材料）はタングステングリッドのセルに固定され（4）、その下には感光性エレメントが隠れています（5）。 そして、もちろん、この全体のデザインは純粋なシリコンの基板上にあります！

マトリックスが「カバー」ガラスでさらに保護されているため、フォトセルはリムジンのロシア連邦大統領よりも保護されています（もちろん、倍率を調整しない限り）。

微量分析データはこちらからダウンロードできます 。


デバイスマトリックスポイント。 テキストの説明

しかし、それだけではありません。 マトリックスを覆うガラスがまだありますが、それは偏光子のようです。 エッジに沿ってやや粗いですが、残りの表面領域ではほぼ完全に滑らかです。 光学顕微鏡では結果が得られないようです：ガラス、ガラスのような。


偏光子が疑われるガラス：普通のもの

そして、電子顕微鏡の助けを借りて初めて、画像と縞模様の化学的コントラストを見ることができます。 このような「フィルム」の厚さはわずか2.5マイクロメートルですが、個々の層の寸法は、暗くて明るい場合はそれぞれ180および100 nmです。 微量分析のデータに基づいて（ ここ ）、暗い領域にはチタンが、明るい領域にはアルミニウムが豊富であることを提案します。 最高だと思います！


カメラの内部には独自のストライプの寿命があることがわかりました！

あとがき

CCD行列の発信世紀のこのような世界は、今日私たちの前に現れました。

この記事に貢献してくれたみんな（電話に感謝し、カメラにイリヤとダークウッドに感謝 ）。 この困難な事業でサポートされていることはよくできています！

そして、この記事の神格化、あるいはむしろその神格化：


新しいアプリケーションが見つかるまで安心してください

ボーナス1.モスクワの緑の塵嵐はどのように見えますか？

最初は別の投稿として投稿したかったのですが、スペースを散らかさないことにしました。 ほんの数日前、 黄緑色の雲がモスクワを覆っていましたが、多くはすでに黙示録の到着の準備を始めていましたが、費用がかかりました...実際にそのような奇妙な色の理由は何でしたか？

気候は最近この惑星でガタガタになっています。新年は雪が降らず、頂上は雪でいっぱいになり、春は冬のようになり、突然夏が来ます。 花、樹木、植生はこの種の摂動にあまり適応していないため、1週間で圧縮された1.5か月の春により、植物は繁殖計画を再検討せざるを得ませんでした...

朝、机に座って、その上にほこりの層を見つけ、ナプキンでそれを拭いて、私はこのほこりを適切に研究する必要があることに気づきました。 すぐに言ってやった！

しかし、皆にとって、2つのニュースがあります。良い面と悪い面です。

幸いなことに、黄緑色の雲の色は本当に大量の花粉によるものでした（少なくとも3つの種を数えました）。


モスクワの嵐の構成：花粉...右下、植物の一部の表面の花粉

悪いニュースは、私たちもこれを呼吸していることであり、植物の繁殖期ではありません（すべてのフィルターが捕まえるわけではないマイクロおよびナノ粒子）。


モスクワの嵐の構成：あまり心地よいほこりや汚れではない

ボーナス2。それが何だと思いますか？

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まず 、Habréで公開されている記事の完全なリスト：

Nvidia 8600M GTチップを開くと、より詳細な記事がここに表示されます。 モダンチップ-内部の外観
内面図：CDおよびHDD
内面図：LED電球
内部ビュー：ロシアのLED産業
内部ビュー：フラッシュとRAM
内観：私たちの周りの世界
内面図：LCDおよびE-Inkディスプレイ
内部ビュー：デジタルカメラアレイ
内部ビュー：プラスチックロジック
内部の外観：RFIDおよびその他のタグ
内部ビュー：EPFLの大学院。 パート1
内部ビュー：EPFLの大学院。 パート2
内部ビュー：私たちの周りの世界-2
内部ビュー：私たちの周りの世界-3
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内面図：13個のLEDランプと1本のラム酒。 パート1
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内部の外観：IKEA LEDの逆襲
内部の外観：フィラメントランプはとても良いですか？

および3DNews：
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