전하 연근 소자의 CCD 기술 개발

사용자의 요구가 늘어남에 따라 기존 CCD 기술은 현재 디지털 이미지에 대한 사용자의 요구를 충족시킬 수 없습니다. 사용자의 요구에 부응하기 위해 시장을 점령하기 위해 최근 몇 년 동안 일부 업체들은

(1) 와 인터라인 Transfer CCD < P > 의 전형적인 소비자급 디지털 카메라 등 몇 가지 새로운 CCD 기술을 선보였습니다. 일반적으로 인터라인 Transfer CCD 를 사용했습니다. 그 구조는 아래와 같다. 반도체를 통합하여 감광기, 즉 광전다이오드와 일부 회로를 만듭니다. 각 셀은 깔끔한 매트릭스 배열로, 몇 개의 행과 몇 개의 열을 나타냅니다. 행 수와 열 수를 곱하면 이 CCD 의 픽셀 수가 됩니다. 각 픽셀 단위 (왼쪽 아래 모서리의 작은 그림) 의 약 3% 가 광 다이오드 (빨간색 부분) 를 만드는 데 사용됩니다. 나머지 사용 가능한 면적에는 SHIFT REGISTER (보라색 부분, 전송 레지스터) 가 배치됩니다. 지시를 받은 후, 광전다이오드가 느끼는 광도는 이 SHIFT REGISTER 에 배치되어 유지된다. 이것은 모의 양이다. < P > 다음 단계는 각 픽셀의 광도 값을 디지털 양으로 변경한 다음 카메라의 프로세서에 의해 디지털 이미지로 조합하는 것입니다. 먼저 병렬 시계가 첫 번째 줄을 시작합니다. 직렬 시계는 1 번, 2 번, 3 번 ... 열을 차례로 시작합니다. 이렇게 하면 첫 번째 행과 각 픽셀이 순서대로 CCD 를 보내서 A/D CONVERTER (아날로그/디지털 변환기) 로 들어갑니다. 그런 다음 병렬 시계가 두 번째 줄을 시작합니다. 직렬 시계는 1 번, 2 번, 3 번 ... 열을 차례로 시작합니다. 이렇게 하면 첫 번째 행과 각 픽셀이 CCD 를 순차적으로 제출하여 A/D CONVERTER 로 들어갑니다. 이렇게 하면 각 행의 각 열의 픽셀이 순서대로 디지털 신호로 변환됩니다. 카메라의 프로세서는 다시 이 디지털화된 픽셀을 하나의 디지털 이미지로 결합한다. < P > 각 픽셀 단위의 SHIFT REGISTER 는 정말 감광 작용을 하는 광전다이오드를 가운데에 끼워서 일렬로 늘어서 있습니다. 그래서 이 장치는 인터라인 트래스퍼 CCD 라고 불립니다. 각 픽셀 단위 중 감광에 실제로 사용되는 면적이 약 3% 에 불과하기 때문에 감광 효율이 낮습니다. 따라서 실제 최종 품목에서는 MICROLENSES (마이크로미러) 가 각 픽셀 단위 위에 다시 만들어지며, 그림의 왼쪽 아래 구석에는 MICROLENSES 의 도식도가 있습니다. 광학 렌즈는 광전다이오드 바로 위에 있으며 면적이 비교적 넓어서 더 많은 입사광을 광전다이오드에 집중시켜 동등한 감광 면적을 픽셀 면적의 약 7% 에 달할 수 있다.

SHIFT REGISTER 가 있기 때문에 INTERLINE TRANSFER CCD 에는 기계식 셔터가 필요하지 않습니다. SHIFT REGISTER 에게 광전 다이오드의 출력 신호를 유지하도록 전기 신호로 지시하면 샘플링 프로세스가 완료됩니다. 이것은 전자 셔터입니다. SHIFT REGISTER 가 존재하면 INTERLINE TRANSFER CCD 가 비디오 신호를 출력할 수 있습니다. 컬러 LCD 뷰파인더에서 움직이는 영상을 볼 수 있는 것도 SHIFT REGISTER 의 공로다.

KODAK 전문 제품에 사용된 CCD 는 FULL FRAME TRANSFER 입니다. 각 픽셀 단위 중 7% 의 면적이 광전다이오드를 만드는 데 사용된다. 전체 픽셀의 상자 안은 거의 전부 감광 영역이다. 더 큰 면적의 MICROLENSES 를 배치할 필요도 없고 배치할 수도 없습니다. 그 판독 순서는 인터라인 전송 CCD 와 같다. 이 구조의 장점은 가능한 한 큰 광전다이오드를 얻어 더 나은 이미징 품질을 얻을 수 있다는 것이다. 같은 CCD 면적에서 풀프레임 (FULL FRAME) 은 확실히 더 나은 성능을 가질 것이라고 할 수 있다. 단점: 이 CCD 는 비디오 이미지를 가져올 수 없습니다. LCD 디스플레이로 뷰파인더를 만들 수 없습니다. 반드시 기계 셔터로 협력해야 한다. 기계식 셔터는 최대 셔터 속도를 제한합니다.

NIKON D1 은 전체 프레임 CCD 를 사용하며, 중간 열 전송 CCD 보다 전체 프레임 전송 CCD 가 감광 장치에 있는 각 광 다이오드의 유효 픽셀 영역이 더 넓습니다. 일반적으로 전체 프레임 전송 CCD 에서 캡처할 수 있는 유효 이미지 데이터는 중간 열 전송 CCD 의 약 두 배이므로 동적 범위 확대, 노이즈 감소, 그레이스케일 감도 향상 등의 장점이 있습니다. 어두운 부분과 밝은 부분의 세부 표현을 향상시킵니다.

(2)SUPER CCD

위에서 설명한 문장 중에서 CCD 의 감광점 배열이 CCD 감광 범위와 동적 능력에 영향을 미치는 열쇠라는 것을 알 수 있습니다. 초기의 CCD 는 모두 질서 정연한' 농사' 모양이었다. CCD 기술이 일본 후지의 손에 닿았을 때, 엔지니어들은 CCD 를 이렇게 정렬해야 한다고 생각하기 시작했습니까? INTERLINE TRANSFER CCD 의 저렴한 디자인과 풀 프레임 CCD 의 감광 면적을 겸비하기 위해 후지는 전문가 안경이 떨어지는 절충안인 SUPER CCD 를 제시했다. SUPER CCD 는 현재 시중에서 유일하게 벌집 구조를 사용하는 CCD 로, 팔각형 기하학 구조와 간헐적인 배열을 통해 INTERLINE TRANSFER CCD 를 기반으로 CCD 유효 면적 활용도를 극대화하고 있습니다. 그러나 이전의 기술로 인해 채널이 너무 붐벼서 불량 소음이 발생했고, 오늘날 SUPER CCD 는 이미 3 세대로 발전하여 거의 모든 불량 결점이 개선되었다.

22 년 초 후지는 3 세대 슈퍼ccd 를 발표했습니다. 23 년 초 후지는 4 세대 슈퍼CCD 를 발표했습니다. (아래 그림 참조). 차세대 SuperCCD 는 Super CCD HR 과 SR 로 제공됩니다. Super CCD HR(High Resolution) 은 후지특허 기술이 고정 면적 크기의 CCD 칩에서 해상도가 다시 높아졌다고 강조했다. HR 기술은 1/1.7 인치 CCD 에 663 만 화소의 감광원소를 만들 수 있고, 차세대 HR 센서와 함께 디지털 카메라는 123 만 화소의 사진을 출력할 수 있다 (구 3 만 화소 SuperCCD 가 6 만 화소를 출력할 수 있는 것처럼). 이 HR CCD 의 출력은 Fujifilm 현역 주력급 S2PRO

또 다른 슈퍼CCD SR 은 새로운 CCD 구조인 HR 과 마찬가지로 새로운 미세 조정 기술을 Super CCD SR 로 1/1.7 인치 CCD 에 67 만 픽셀 요소 (HR 은 663 만) 를 만들 수 있습니다. 차이점은 SR 이 더 높은 동적 범위 (Dynamic Range) 를 강조하여 과거 제품의 4 배 이상을 강조한다는 것입니다. 이러한 차이의 주요 원인은 CCD SR 이 이전과는 다른 새로운 구조를 채택했다는 것입니다. SR 은 감도가 높은 S 픽셀 (그림: 넓은 면적 참조) 과 일반 동적 범위 밖에서 작동할 수 있는 R 픽셀 (면적이 작은 요소) 을 통합했습니다. 이 두 가지 다른 픽셀에 대한 컴퓨팅 통합을 통해 SuperCCD SR 은 이전의 단일 감광 구조의 CCD 보다 더 높은 감도와 넓은 동적 범위를 얻을 수 있습니다. 과거에는 단일 아키텍처의 감광 원본이 동적 범위 밖, 즉 밝은 부분과 어두운 부분을 강조했습니다. 감도를 조절하여 적응할 수 없기 때문에 (중간 범위의 디스플레이 품질을 고려해야 함), 통증을 참으며 이 부분의 세부 사항을 잃는다. 전통적인 필름은 얇은 감광 입자를 칠해 이런 고민을 극복할 수 있기 때문에 디지털 영상이 전통적인 영상과 비교될 때 동적 범위가 전통적인 승리의 관건이 되는 경우가 많다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 후지의 신기술은 원본이 더 밀집할 때 발생하는 소음 간섭을 분명히 극복했다. SR 의 기술은 335 만 S 픽셀과 335 만 R 픽셀을 67 만 원으로 통합한 것으로, 이런 분업협력 방식은 현재 업계에서 처음이다.

22 년 2 월, 미국 Foveon 은 다층 컬러 CCD 기술을 발표했습니다. Foveon 이 X3 기술을 발표하기 전에 일반 CCD 의 구조는 벌집 모양의 필터 채널 (아래 그림 참조) 과 비슷하며, 아래에 센서를 깔아 입사한 빛이 RGB 삼원색 중 어느 것인가를 판별한다. < P > 하지만 벌집 기술 (미국은 모자이크 기술이라고도 함) 의 단점은 해상도를 높일 수 없고, 변론능력이 떨어지고, 제작비용이 높다는 점이다. 따라서, 요 몇 년 동안 고급형 CCD 의 생산은 줄곧 일본에 의해 독점되어 왔다. 새로운 X3 기술은 전자 기술이' 실제 네거티브' 의 감색 원리 (아래 참조) 를 성공적으로 모방할 수 있도록 하고, 빛의 흡수 파장에 따라 층별 감색을 하며, 벌집 기술에 해당하는 픽셀은 한 가지 색상의 단점만 감지할 수 있으며, X3 의 같은 픽셀은 세 가지 다른 색상을 감지할 수 있어 이미지의 품질과 색상 표현을 크게 향상시킵니다.

X3 의 또 다른 기능은 더 강력한 CCD 컴퓨팅 기술인 VPS(Variable Pixel Aize) 를 지원한다는 것입니다. 그룹 픽셀의 조합을 통해 (아래 그림 참조). X3 은 초고속 ISO 값 (해상도 감소 필요), 고속 VGA 애니메이션 녹화에 도달할 수 있습니다. Super CCD 보다 더 강한 것은 X3 의 픽셀당 세 가지 색상 값을 감지할 수 있다는 점이다. 이론적으로 X3 의 애니메이션은 같은 속도 조건에서 SuperCCD III 보다 더 정교하게 촬영될 수 있다. 이 발명의 특징은 전통적인 디지털 카메라가 주로 3 원색 필터링 매트릭스를 사용하여 각 광점 (또는 픽셀 PIXEL) 에 대해 빨강 (R), 녹색 (G), 파랑 (B) 의 세 가지 다른 색상의 강도를 생성한다는 점이다. 그런 다음 이 데이터를 컬러 TV 또는 모니터와 통합하여 우리가 보는 것을 형성합니다. 그러나 실험에 따르면 인간 시각 시스템이 녹색에 대한 민감도가 다른 빨간색과 파란색보다 높다는 지적으로 기존 CCD 매트릭스가 색상에 대한 비율로 빨강, 파랑 25%, 녹색 5% 를 채택하는 현상도 나타났다. 그러나 색상 차이는 여전히 이런 비율에서 수정될 수 없다. 인간의 시각이 디지털 계층으로 잘리는 것이 아니라 시뮬레이션 효과에 더 가깝기 때문이다. 풍경의 색깔을 더욱 사실적으로 만들기 위해 소니는 짙은 녹색과 연한 녹색을 각각 샘플링하는 데 효과적이다! 녹색의 충실한 재생에 큰 도움이 된다.