Kiedy patrzę na czujnik CMOS, jest zielony.
Ale czujnik CCD. zdjęcia w Internecie pokazują różowe czujniki.
Co dokładnie określa kolor czujnika aparatu? Zwłaszcza co określa kolory czujników wspaniałej kamery 3CCD?
Spojrzałem na czujnik CMOS w świetle słonecznym. Czy byłaby różnica, gdybym spojrzał na to w ciemnym pokoju z idealnie białą latarką w dłoni?
Odpowiedzi:
Kolor, który widzisz, gdy patrzysz na „czujnik”, jest zwykle określany przez połączone kolory kolorowych układów filtrów, które są umieszczone bezpośrednio przed rzeczywistym chipem silikonowym, a także przez kombinację innych filtrów (dolnoprzepustowy, IR, UV) umieszczony w „stosie” przed czujnikiem.
Chociaż nazywamy je „czerwonymi”, „zielonymi” i „niebieskim”, kolory większości masek Bayera to:
„Kolorowe” elementy maski Bayera można zobaczyć, patrząc na krzywe odpowiedzi spektralnej dla różnych czujników:
„Kolory” każdego rodzaju stożka w ludzkiej siatkówce są najbardziej wrażliwe, są podobne:
Oto reprezentacja „kolorów” postrzeganych przez ludzi dla różnych długości fali światła:
Porównaj piki czułości powyżej z „kolorami” tych długości fali w widmie widzialnym.
Na większości trójkolorowych czujników obrazowych nie ma powłok, które są skoncentrowane na czymś, co nazywamy „czerwonym”, pomimo wszystkich rysunków w Internecie czujników CMOS z matrycami filtrów Bayera.
Większość czujników CMOS umieszczonych w aparatach służących do robienia rodzajów zdjęć, które uważamy za „fotografowanie”, ma „stos” filtrów, które zawierają zarówno filtry podczerwieni (IR), jak i ultrafioletowe (UV) przed układem filtrów kolorów Bayera. Większość obejmuje również dolnoprzepustowy filtr „antyaliasingu”. Nawet konstrukcje czujników, o których mówi się, że „nie mają filtra dolnoprzepustowego”, zwykle mają albo szybę przykrywającą o tym samym współczynniku załamania światła, albo dwa elementy filtra dolnoprzepustowego zorientowane względem siebie tak, że drugi anuluje pierwszy.
To, co widzi się, gdy patrzy się w przód aparatu i widzi odsłoniętą matrycę CMOS, to łączny efekt światła odbijającego się od wszystkich tych filtrów, i jest zdominowany przez lekko niebieskawo-zielony odcień „zielonych” przefiltrowanych części Maska Bayera w połączeniu z połową liczby filtrowanych części niebiesko-fioletowych i pomarańczowo-żółtych, które nazywamy „niebieskim” i „czerwonym”. Podczas oglądania w prawdziwej kamerze większość światła padającego na czujnik i stos przed nim będzie pochodzić z dość wąskiego zakresu kątów i zwykle ma dość jednolity kolor. (Fioletowy odcień na brzegu czujnika Sony jest prawdopodobnie spowodowany odbiciami światła pod odpowiednimi kątami względem filtrów UV i / lub IR.)
Gdy na taki czujnik padnie światło z szerokiego zakresu kątów bez „stosu” filtra przed nim, będzie również widoczny efekt pryzmatyczny, który pokaże pełniejszą gamę kolorów, ze względu na kształty powierzchni mikrosoczewek na górze i kolory maski Bayera umieszczone pomiędzy mikrosoczewkami i czujnikiem.
Niefiltrowany czujnik CCD lub CMOS wygląda bardzo podobnie do każdego innego krzemowego układu scalonego, który ma bardzo regularną / powtarzalną strukturę o podobnej wielkości struktury - półmetaliczny szary (z krzemu, kwarcu i aluminium) z pewną opalizacją prawdopodobnie wynikającą z efektu siatki dyfrakcyjnej w grzywny, powtarzające się struktury. Porównaj goły DRAM lub układ pamięci flash.
Filtrowany czujnik typowy dla kolorowego wideo lub aparatu nieruchomego stanie się zielonkawy, ponieważ matryce filtrów kolorów, które są mocno tendencyjne do zieleni (2 zielone piksele na każdy czerwony i niebieski piksel) są bardzo często stosowane, ponieważ takie odchylenie postrzegania jest również dobrze znane istnieją w ludzkim oku (nawet u osobników nie zielonookich :))
Osobiście widziałem czujniki różnych kolorów w różnych aparatach; zielony, różowy, niebieski itp. Bez konkretnych wymiarów i szczegółów konstrukcyjnych trudno powiedzieć, ale wyobrażam sobie, że kolor większości czujników wynika z grubości powłok na górze czujnika. Różne grubości pozwolą uzyskać różne kolory z powodu interferencji cienkowarstwowej . W zależności od grubości powłok różne długości fali światła (tj. Kolory) destrukcyjnie zakłócają się w powłoce, a wszelkie długości fal nie odbijają się wstecz, dając ci widoczny kolor.
Film fotograficzny jest naturalnie wrażliwy tylko na częstotliwości światła fioletowego i niebieskiego. Hermann Vogel, profesor Berlin Technical, próbuje rozwiązać problem z powodu „halacji”. Miał trochę emulsji zabarwionych na żółto, aby zatrzymać niebieskie światło odsłaniające odbicia od interfejsu między emulsją a bazą. Działa, ale ku jego zdziwieniu film zyskał wrażliwość na zielone światło (ortochromatyczne). Jego absolwenci odkryli, że inne barwniki uczulają emulsje na czerwone światło. Był to ważny krok, ponieważ emulsje wrażliwe na czerwony, zielony i niebieski dały prawidłowe rozerwanie monochromatyczne. Te ulepszone emulsje umożliwiły tworzenie kolorowych filmów w przyszłości.
W miarę ewolucji sensora CCD i CMOS konieczne było również dostosowanie ich pod względem czułości RGB. Bryce Bayer z Eastman Kodak opracował schemat matrycy subpikselowej pokrywający różne strony fotograficzne silnymi dodatkowymi filtrami kolorów. Schemat to około 50% filtrów zielonych, 25% niebieskich i 25% czerwonych filtrów. Ten schemat poprawia ogólną czułość, aby uzyskać bardziej wierny obraz.
Ponieważ czujnik obrazu jest bardzo wrażliwy na promieniowanie podczerwone, cała powierzchnia obrazowania jest filtrowana, a to płaskie szkło ochronne spełnia rolę pojedynku i chroni delikatną powierzchnię przed ścieraniem. Szkło ochronne jest wysoce wypolerowane, więc podobnie jak wypolerowane soczewki powoduje utratę światła z powodu odbicia powierzchni.
Robert Taylor, londyński optyk, odkrył, że starzejące się soczewki nabrały naturalnego brudu z zanieczyszczenia powietrza. Te „zakwitłe” soczewki odbijają tylko 2%, podczas gdy nowe soczewki odbijają 8%. Sztuczne kwitnienie (powlekanie) miało miejsce w latach 30. XX wieku.
Powlekana soczewka lub szkło ochronne wygląda na dichroiczne. Wygląda na jeden kolor przez transmisję, a przeciwny przez odbicie. Powiedzmy, że płaszcz ma kontrolować czerwone i niebieskie odbicia, soczewka wydaje się zielona przez światło odbite i magenta przez światło przechodzące. Ponieważ większość takich szkieł jest wielokrotnie powlekana, przypadkowa obserwacja nie daje pojęcia, jaki kolor jest łagodzony.