Hardware - разное

LBCAST-сенсор от Nikon


LBCAST-сенсор — первая разработка CMOS-датчиков изображения, сделанная инженерами компании Nikon. До этого компания использовала матрицы сторонних производителей, например Sony. С ростом популярности цифровой фотографии компания приняла решение продвигать на рынок собственные технологические разработки для цифровых зеркальных фотокамер. Изготовленный ею по LBCAST-технологии фотосенсор обеспечивает удвоенную скорость считывания изображения по сравнению с CMOS-сенсорами. SLR-фотокамеры с LBCAST-матрицей способны производить серийную съемку со скоростью 8 кадров в секунду, что вдвое быстрее, чем у конкурирующих цифровых зеркальных камер начального и среднего уровня.

Исследования по созданию LBCAST-сенсора начались десять лет назад в департаменте фотоэлектронных технологий — он входит в состав Главного технологического центра компании Nikon, расположенного в Японии. Еще на этапе проектирования предполагалось использовать перспективные сенсоры в устройствах со сменной оптикой. В итоге детище Nikon воплотило в себе преимущества LBCAST-технологии и оригинальный дизайн, сделавшие его оптимальным компонентом для объективов Nikkor. Новый сенсор базируется на уже доказавшем свою состоятельность типе полупроводниковой архитектуры JFET (Junction Field Effect Transistor). Как и CMOS-матрица (complementary metal-oxide semiconductor), LBCAST-матрица (lateral buried charge accumulator and sensing transistor array — «матрица с боковыми скрытыми накопителями заряда и чувствительными транзисторами») использует светочувствительные полупроводниковые элементы. Однако ключевое преимущество технологии JFET перед CMOS состоит в том, что для работы такому сенсору нужно меньше дополнительных схемных элементов. Более простая схемотехника обеспечивает минимальное энергопотребление и низкий уровень шума. В процессе разработки сенсора LBCAST — от его проектирования в исследовательских лабораториях до создания устройства, пригодного к использованию в зеркальных фотокамерах Nikon, — были тщательно проанализированы требования к этим устройствам.
В результате на свет появился сенсор с низким уровнем шума, мгновенной готовностью к работе, высокой скоростью считывания и однородным качеством восприятия изображения.

Поскольку структура LBCAST-элементов более проста, чем у CMOS-элементов, удалось обеспечить миниатюризацию матрицы при улучшении качества ее работы — увеличенная площадь поверхности светочувствительных элементов позволила улучшить глубину цвета и контрастность фиксируемого изображения. Слово lateral («боковой») в названии матрицы означает, что основной поток электронов идет по горизонтали, а не по вертикали. Это обеспечивает короткий путь от оптической поверхности сенсора, который может содержать собирающие микролинзы и различные цветные и оптические фильтры, собственно к фотодиоду, преобразующему фотоны в электроны. Сокращение расстояния улучшает чувствительность, уменьшает муар и артефакты и обеспечивает существенные преимущества вкупе с соответствующим оптическим дизайном (так называемым выходным зрачком) объективов Nikkor с байонетом F. Элементы полупроводникового устройства получают путем добавления присадок в кремниевую подложку и помещением ее в печь с определенным газовым составом или напылением алюминия на поверхность кремниевой пластины.

Слово buried («скрытый») — часть термина «скрытый слой», обозначающего то обстоятельство, что одна из плоскостей кристалла заперта в горизонтальном «сандвиче» между двумя другими слоями. Оба слова — «боковой» и «скрытый» — характеризуют технологию изготовления того, что обозначают заключительные буквы аббревиатуры LBCAST, — «накопителей заряда и чувствительных транзисторов». Последние, собственно, и хранят электроны, представляющие собой фотографическое изображение, падающее обычно на плоскость пленки.



Схема Nikon CP8800


Содержание раздела