Forord
 Den første i "samling" av lysfølsomme matriser var foran og bak kamera smarttelefon en berømt koreanske produsenten, som ble vennlig levert av Vasyl Stolyarov. Så jeg sendte den gamle firmaet tomgang kamera Pentax (heretter formål jeg vil ikke spesifisere nøyaktig modell av enheter). Enhet var død, og det var en god unnskyldning for å passere det i min hender omsorg og ikke kaste så mange gjør.
 Og så snart jeg så samlet, fikk et annet tilbud fra min nesten klassekamerat, Elias. Fra denne setningen kunne jeg ikke si nei til. Jeg presenterte på moderne Canon, som hadde problemer med å ta bilder.
 Fra rød-revolusjonære Pervomajskiy tabellen ligger tre kandidater: OEM kameratelefon og kameraer Pentax (den eldste blant alle deltakere) og Canon (sannsynligvis den yngste).
 Hvis noen ikke vet hvorfor vi samlet her, i kjelleren av denne artikkelen er en link til fortiden "oppdagelsen". Hvis noen har glemt hvordan digitalkameraet eller matrise Hvorfor, så velkommen til Wiki eller se denne videoen på kanalen Discovery:

 Den teoretiske delen. CCD og CMOS
 I dag matrise, laget av teknologi CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) vant over 90% av verdensmarkedet, og ikke så lenge siden sinnsykt populær CCD (Charge-Coupled Device) spår en rask nedgang.
 Årsakene er mange, dette er ikke en komplett liste over fordelene med CMOS-teknologi: for det første, lavt strømforbruk i en statisk tilstand i forhold til CCD, for det andre, CMOS umiddelbart "problemet" digital signal som ikke krever ekstra konvertering (konvertering oppstår nettopp ved hver separat subpyksele), i motsetning til CCD, som egentlig er en analog enhet, for det tredje, cheapness av produksjon, spesielt i store matriser.
 Kort visning av prinsippene i CMOS-matrise ved hjelp av to video fra selskapet Canon:


 Men alle våre pasienter (kanskje med unntak av mobiltelefonen matrise kamera) tilhører den tid da verden uimotsagt regelen CCD, CMOS og bare samlet styrke og følsomhet for senere ta en ledende posisjon. Så få ord, men jeg vil si at hvordan en CCD-matrise. En mer detaljert beskrivelse kan alltid bli funnet på Wiki.
 Således fotonet fra individet, som passerer gjennom filteret Bayer, dvs. tsvetofyltr typen RGBG eller RGBW filter og samler mykrolynzu faller på fotofølsomt halvledermateriale. Absorbert, genererer foton elektro-hulls par som cellen under påvirkning av en ekstern elektrisk felt "split" elektronet "sendt" til statskassen - en potensiell vel, hvor den vil vente på "lesing".

 Diagram CCD matrise
 Lese den samme CCD matrise er "poyacheechno", så å komme til uttrykk. Anta at vi har en rekke 5 av 5 piksler. Først leser vi antallet elektroner på en enkel og størrelsen av strømmen, den første piksel. Deretter en spesiell controller "skifter" alle for en celle, strømmer dvs. rykk fra andre cellen først. Igjen, lese verdien og så, før Les alle 5 celler. Neste er en annen kontroller beveger seg mot venstre "image" ett trinn ned og prosessen blir gjentatt inntil de målte strømmer i alle 25 celler. Det kan synes at dette er en lang prosess, men for 5 millioner piksler det tar bare et sekund.

 Prosessen med å lese av bildet av CCD-matrix
 For å være helt klar, foreslår følgende video:



 Den praktiske delen
 Vanligvis parsing vakre mennesker involvert i hvite hansker, de har nylig fått til kameraer, men de sier at for video monteringsveiledning må betale ved å sende en SMS til nummeret. Neste vil bli brukt ganske mye mer enn klønete metoder, så jeg anbefaler deg ikke å gjenta det hjemme
 Som bevandret mobiltelefon, kan du vise sidene i den forrige artikkelen, så jeg vil ikke gi denne sjokkerende videoen igjen.
 Den nevnte kamera Pentax ble innvilget myse Darkwood, som jeg tror, ​​er hjertet må helle blod og kinn en tåre roll gjerrig menn:

 Av mangfoldet av detaljer, men vi er bare interessert i LCD-skjerm som vil bli vist til studenter, som kommer til oss for FNM, på tur, hun CCD matrise glass med noe mistenkelig likner eller polariseringsfilter og IR lys (rødt lys ) for fotografering om natten. Det bør bemerkes at matriksen er stivt festet til kamerahuset. Dermed vil alle vibrasjonene i hendene lett bli overført direkte til den meget matrise som du ser, er ikke bidrar til høy kvalitet fotografering. Angivelig, har Darkwood jernbetong nerver.
 Det gjorde ikke stoppe ham, "drukne" hans favoritt kamera. Husk at når du kommer i sommer til varmere klima i havet og vil prøve å ta et bilde neste bølge rullet det kameraet - en enhet der strømmene kan føre til korrosjon.


 Umiddelbart tydelig at Canon - litt mer avanserte, mer moderne modell enn Pentax. For eksempel, fjærbelastet matrise (i nedre venstre bildet klart synlige små fjærer). Slik passiv bildestabilisering bidrar til å sikre en bedre og skarpere bilder, selvfølgelig, hvis du ikke er nevrotisk i avansert stadium!

 Forresten, bildet til høyre under tydelig viser stor kondensator, lade opp blitsen på grunn av problemer med som jeg en gang hadde å avskrive sine digitale kameraer fra Canon.
 Kamera Mobile Phone
 Vi begynner vår analyse med et mobilkamera, som vil fokusere ikke så mye tid og ord i denne artikkelen fra det faktum at matrisen selv har en svært mikroskopisk i størrelse, og det er hardt arbeid (saging, sliping).
 Det er ikke vanskelig å legge merke til, optiske mikro nedre kant av matrisen har to soner: den lysere og mørkere. Jeg håper at alle gjettet det: Under den lyse siden ingen diode brukes akkurat sånn, med aksjen for å lukke en maksimal bot åndelig organisasjon matrise

 Mikrofotografiene ble oppnådd ved hjelp av et optisk mikroskop, er vesentlig forskjellige fra dem som avgir et elektronmikroskop. For eksempel, på grunn av "kvadrere områder"?
 Det faktum at optikken vi ikke ser noen gjennomsiktige lag (og selv om de bare mindre synlig), mens elektronmikroskopi - spesielt overflateanalysemetode, kan det godt være at runden farget firkant topp tsvetofyltrы dekket "caps" . Dimensjonene på kubosferycheskoho underpiksler er ca 25 mikrometer.

 Matrix Kamera Pentax
 Forskning CCD-matrise kamera Pentax starte med optiske mikro. Til min store sorg, på grunn av steriske vanskeligheter, som de sier kjemikere, systemet sample-mikroskop, klarte ikke ved høy forstørrelse og vurdere noen subpykselы.

 Noe skrevet, interessant, og her et sted se navnene på små kinesiske barn?
 Hver landing pad i kontakt nummerert, men ikke til hver summert samme kontakttråd.

 Men som vi vil snart lære å telle - med nanoteknologi, naturlig

 En klar grense mellom matrisen og "strapping"
 Neste mikrograf av en anstendig tutorial på elektronmikroskopi. Vet du hvorfor den elektronmikroskop er ikke et måleverktøy? Ja, dette er grunnen: på grunn av lokal avgift akkumulering, som runde objekter plutselig эllypsoydamy:

 Men vi vet at denne sfæren
 Så ta en titt på hva som er rundt den lysfølsomme matrise. Siden jeg ikke er en ekspert på feltet av elektroniske kretser, er jeg redd for selv å foreslå hvorfor vi trenger alle disse kompliserte strukturer og "vanskelighetene" ledere, kanskje det er noen som er villig til å forklare hensikten med følgende deler og komponenter (i kommentarfeltet, selvfølgelig) ?

 Varige kolonner levde saging og polering

 Disse lagene kan bli forvirret, og linjen og ben pause
 Denne utgaven av "look inside" - skilt, etter flere år med "ildprøve" vi endelig installert et nytt system for micro, så noen ganger jeg ikke kan bare ta vakre bilder, men også for å forklare de kjemiske elementer som består sett.
 Og her er den morsomme delen - matrisen i all sin prakt. Under mesh, der celler lokalisert microsphere-objektiver, kan du se de enkelte lysfølsomme elementer (vel, eller rester av slike, eller ganske vanskelig). Like nedenfor når man diskuterer matrisen Canon jeg vil forklare i detalj «tverrsnitt» enhet matrise. I mellomtiden, la oss vende oss til de lokale kjemisk analyse av data. Det ser ut til at maskene består av wolfram og mikrosfærer tilsynelatende er silisiumdioksyd, som ovenfra "dekket" i noen polymermateriale.

 Matrix i all sin prakt slozhnoustroennoy
 Gå tilbake til første SEM bilde i dette kapittelet, ser vi at kontaktputene er laget av rent gull (oh yes!), Men lederne inne i sensoren over synlige, som består av aluminium, som er den tynneste laget sprøyting kobberinnhold som er på randen følsomheten av anordningen.
 Matrix kamera Canon
 Vi fortsetter vår nedsenking i mikro - og vi nanomyrы som vanlig med optisk mikroskopi. Som med Pentax, Canon kamera matrise var ikke i stand til å øke på grunn av de høye geometriske uoverensstemmelser. Men mikrografer som oppnås kan anslå størrelsen av de enkelte sub-piksler - ca. 15 mikron, noe som er betydelig mindre enn den til grunnmasse mobiltelefon.

 Optiske mikrografer av matrisen Canon
 Forresten, til en av gjerningsmennene av manglende evne til å fjerne den optiske mikroskop ved høy forstørrelse - "cover glass som dekker matrise og dens" stuffing ":

 God ramme: Overfør glass
 Selvfølgelig alltid gøy gjemmer seg i chips, hvor smuldrer strengt bestilt verden gir en sprekk som ser på de fleste sakramentale hjørner av enheten:

 Litt senere kommer vi tilbake til gul-røde områder dette bildet
 Allerede kjent kolonner ingen klare formål:

 Hvor stabil tinnsoldater
 Nå vurdere nærmere enhets CCD-matrise. Fremfor CCD-matrix dekket med noe som likner et polymerlag (1), som beskytter de lysfølsomme elementer av aggressive miljøet. Nedenfor som er mykrolynzы fargestoff (2 og 3). Men som elektronmikros ikke kan få fargebilder, har du sannsynligvis ville si, store eller små malte områder er ikke mulig. Mykrolynzы av silisiumdioksid (mest sannsynlig materiale for deres fremstilling) som er festet i wolfram gitterceller (4), under hvilke skjuler lysfølsomme elementer (5). Og, selvfølgelig, hviler hele strukturen på rent silisium substrat;
 Gitt det faktum at matrisen i tillegg beskyttet "cover" glass, er solcellene beskyttet bedre enn den russiske presidenten i sin limousin (med mindre, selvfølgelig, justert for skaleringsfaktor).

 Enhetsmatrise på elementene.
 Men det er ikke alt. Vi igjen en annen stykke glass, som dekker matrise, som synes å være et polarisasjonsfilter. Det er litt grov rundt kantene, men nesten helt glatt på resten av overflatearealet. Som optisk mikroskopi gir ingen resultater, glass, glass.

 Glass med mistanke polarisasjonsfilter, ingenting uvanlig
 Og bare ved elektronmikroskopi hymkontrast ikke se bildet og en stripete struktur. Tykkelsen av en "film" er kun 25 mikrometer, og størrelsen av de enkelte lag 180 og 100 nm, henholdsvis for en mørk og lys. På grunnlag av mikroanalyse, vil jeg våge å foreslå at flere mørke områder beriket titan og lys - aluminium. Etter min mening, er dette kjempebra!

 Det viser seg at inne i kameraet striper eier liv!
 Epilogue
 Denne verden av det siste århundret CCD-matrise dukket opp før oss i dag.
 Takk til alle (Basil via telefon, Elias og Darkwood for kameraer), som har gjort et bidrag til opprettelsen av denne artikkelen. Du - godt gjort at støttes i denne vanskelige forsøke!
 Og forherligelsen av denne artikkelen, eller snarere dens apofyhey:

 Pokoytes med verden som vi ikke tenker på den nye søknaden
 Kilde: habrahabr.ru