Mik a CCD-k előnyei és hátrányai?

Melyek a CCD-k előnyei és hátrányai? Kezdjük az előnyökkel:

• Nagy érzékenység,
• kevés zaj,
• interline felépítés esetén elektronikus zár megvalósítható (ezt ki is használták pl. a Nikon D70-nél is, ahol 1/500s-tól már nem a mechanikus, hanem az elektronikus zár működik).

És melyek a hátrányai?

• Bonyolult előállítás, emiatt drága,
• a kiolvasási elektronikának több kiolvasási csatorna esetén tökéletesen megegyezőnek kell lennie, egyébként sávosodás lép fel (banding),
• könnyen létre jöhet az ún. Blooming effektus: ha egy elektródán túl sok töltés halmozódik fel, egyszerűen átfolyik a mellette levő elektróda területére (ez ellen számos anti-blooming eljárás létezik, általában a CCD-k adatlapján szerepel ennek a hatékonysága),
• magas fogyasztás, emiatt nagyobb melegedés (és nagyobb termikus zaj).

Most, hogy kiveséztük a CCD-t, jöjjön a napjaink "sláger érzékelője", a CMOS.
A CCD leírásánál már olvashattuk, hogy MOS technológiára épülnek. Akkor mi is a nagy különbség a két szenzor közt?

Egyvalamiben megegyezik a két érzékelő típus: mindkettőnél a fény érzékelése a fotoelektromos effektusnak köszönhető. Míg a CCD-nél a név utal a működési elvre is, a CMOS-nál a megnevezés csak és kizárólag a gyártástechnológiát jelöli.

Hirdetés

Kezdjünk itt is egy kis történelmi visszatekintéssel. A ma használt CMOS szenzorok ún. Active Pixel Sensor felépítést használnak, melyet először az Olympus cég fejlesztett ki 1993-ban. Korábban is léteztek CMOS technológiára épülő szenzorok, 1968-tól lehet velük számolni, azonban a nagy különbség, hogy ezek Passive Pixel Sensorok voltak.

Ahogy a leírásból is látszik, az első esetben aktív pixelekről beszélünk, azaz minden egyes képpont saját erősítővel rendelkezik (töltés-feszültség konverter, amely a CCD-nél a kiolvasó egységben volt megtalálható). A kiolvasás mátrix elven történik, minden képpontot külön-külön meg lehet címezni. Mivel minden egyes pixel külön címezhető, illetve a vezetékhálózaton keresztül bármilyen sorrendben összekapcsolható a chip további erősítőfokozataival, nagyon könnyű a kép egy részletét vagy éppen egy alacsonyabb felbontású képet is kiolvasni.

A CMOS érzékelőre nagyon könnyű integrálni egyéb áramköri elemeket. Általában a CMOS érzékelők tartalmazzák az analóg-digitális átalakítókat is (míg ez a CCD-nél külön áramkör volt), sőt egyes esetben elő-feldolgozást is végeznek (szenzor szintű zajszűrés például). A nagyobb integrálásnak köszönhetően alacsonyabb az előállítási költségük, mint CCD társaiknak.

Nézzük a CMOS érzékelők hátrányait és előnyeit:

Hátrányok:

• Nagyobb zaj: a pixelek egyedi erősítőit nem lehet pontosan beállítani, ezért ezek extra zajt adnak a képhez (pix-pattern noise). Erre a problémára a Canon talált tökéletes megoldást hardver szinten (és lassan minden gyártó alkalmaz hasonló megoldásokat),
• interferencia érzékenység: a nagy számú aktív elem sokkal érzékenyebb a környezetből érkező elektromágneses zavarokra, mint a CCD,
• az aktív elemek csökkentik az érzékelő hatásos méretét (mint az Interline CCD-knél), de itt is segítséget nyújtanak a mikrolencsék,
• az elektronikus zár nem, vagy nehezen valósítható meg. Jól látható a CMOS érzékelőkkel készült videofelvételeken ennek a hatása: a kiolvasási sebesség miatt jól érzékelhetően elcsúszik a kép (nem azonos időpillanatban történik a teljes kép kiolvasása meg, mint a CCD-knél), és ha pl. egy mozgó autót fényképezünk, akkor az eredetileg kb. téglatest forma szétcsúszik paralelogrammává.

Előnyök:

• A nagy integrálhatóság miatt alacsony ár,
• kis fogyasztás, kisebb hőtermelés (alacsonyabb termikus zaj).

Pár szó az egyéb érzékelőkről:

• Foveon X3: CMOS technológiára épül, de ahogy korábban is leírtuk ez esetben nem tartalmaz az érzékelő CFA-t, hanem három egymás alatt elhelyezkedő érzékelőt használ, így egy pontban képes a három alapszínt érzékelni.
  Sajnos, ahogy korábban említettük, a rétegek színáteresztése gyenge, vonalas színképet ad, ezért magas érzékenységen nagyon leromlik a színhűség, és jelentősen romlik a jel/zaj viszony.
• LBCast: A Nikon próbálkozása volt, működési elve leginkább a CMOS-ra hasonlít. A különbség, hogy nem MOS-FET-et használtak, hanem J-FET-et a kialakításhoz. Elvileg jobb jel/zaj viszonyt ígértek, de a gyártó végül mégsem folytatta ezt az irányt (a Nikon új gépei mind CMOS érzékelőkkel jelentek meg).

Nos, sorozatunk első részét az érzékelőkkel zárjuk; házi feladatként érdemes az objektívek besorolásait (nagylátó, tele, alapobi) tanulmányozni, valamint a FOV és az AOV fogalmak gyakorlati jelentését elemezgetni. A szorgalmasabb dSLR tulajok készíthetnek saját objektív parkjukról egy kis táblázatot, milyen érzékelő-méret mellett milyen gyújtótávú lenne az adott optika.