Почему датчики камеры зеленые?

Question

Когда я смотрю на датчик CMOS, он зеленый.

Но датчик CCD. фото в инете показывают розовые датчики.

Так что именно определяет цвет сенсора камеры? Особенно, что определяет цвета датчиков великолепной видеокамеры 3CCD?

Я посмотрел на датчик CMOS на солнце. Будет ли разница, если я посмотрю на нее в темной комнате с совершенно белым фонариком в руке?

Answer 1

Нефильтрованный датчик CCD или CMOS выглядит очень похоже на любую другую кремниевую интегральную схему, которая имеет очень правильную / повторяющуюся структуру аналогичного размера структуры - полуметаллический серый (из кремния, кварца и алюминия) с некоторой переливчатостью, вероятно, вследствие дифракции решетчатые эффекты в тонких, повторяющихся структурах. Сравните голый DRAM или чип флэш-памяти.

Отфильтрованный датчик, типичный для цветного видео или фотоаппарата, будет выглядеть зеленоватым, потому что матрицы цветных фильтров, которые сильно смещены по зеленому (2 зеленых пикселя на каждый красный и синий пиксель), используются очень часто, так как такое смещение восприятия также хорошо известно, что оно существует в человеческом глазу (даже у не зеленых глаз :))

Answer 2

Я лично видел датчики разных цветов в разных камерах; зеленый, розовый, синий и т. д. Без конкретных размеров и деталей конструкции сложно сказать, но я бы предположил, что цвет большинства датчиков определяется толщиной покрытий на верхней части датчика. Различные толщины будут давать разные цвета из-за тонкопленочных помех . В зависимости от толщины покрытий различные длины волн света (то есть цвета) разрушительно влияют на самих себя в покрытии, и любые длины волн не отражаются, чтобы дать вам цвет, который вы видите.

Answer 3

Фотопленка естественно чувствительна только к частотам фиолетового и синего света. Герман Фогель, профессор Берлинского технического факультета, пытается решить проблему из-за «ореола». У него были некоторые эмульсии, окрашенные в желтый цвет, чтобы остановить синий свет, отражающийся от отражений от границы раздела эмульсия-основа. Это сработало, но, к его изумлению, фильм приобрел чувствительность к зеленому свету (ортохроматический). Его аспиранты обнаружили другие красители, повышающие чувствительность эмульсий к красному свету. Это был важный шаг, эмульсии, чувствительные к красному, зеленому и синему, дали правильный монохроматический отдир. Эти настроенные эмульсии сделали возможными будущие цветные пленки.

По мере развития сенсора CCD и CMOS также необходимо было настроить их в соответствии с чувствительностью RGB. Брайс Байер из Eastman Kodak разработал субпиксельную матричную схему, покрывающую различные фотосайты сильными аддитивными цветными фильтрами. Схема состоит примерно из 50% зеленых, 25% синих и 25% красных фильтров. Эта схема настраивает общую чувствительность, чтобы получить более точное изображение.

Поскольку датчик изображения очень чувствителен к инфракрасному излучению, вся поверхность изображения фильтруется, и это плоское защитное стекло выполняет дуэль и защищает хрупкую поверхность от истирания. Защитное стекло высоко полируется, поэтому оно, как и полированные линзы, вызывает потерю света из-за отражения от поверхности.

Роберт Тейлор, лондонский оптик, обнаружил, что старые линзы приобрели естественный слой грязи из-за загрязнения воздуха. Эти «цветущие» линзы отражали только 2%, тогда как новая линза отражала 8%. Искусственное цветение (покрытие) получило распространение в 1930-х годах.

Объектив с покрытием или покровное стекло выглядит дихроичным. Он выглядит одним цветом при передаче и противоположным цветом при отражении. Скажем, пальто должно контролировать красные и синие отражения, линзы кажутся зелеными при отраженном свете и пурпурным при прохождении света. Поскольку большинство таких стекол имеют многослойное покрытие, случайное наблюдение мало что дает для понимания того, какой цвет смягчается.

Answer 4

Цвет, который вы видите, когда смотрите на «датчик», обычно определяется комбинированными цветами цветных массивов фильтров, которые располагаются непосредственно перед фактическим силиконовым чипом, а также комбинацией других фильтров (Low-pass ИК, УФ) помещается в «стопку» перед датчиком.

Хотя мы называем их «красный», «зеленый» и «синий», цвета большинства масок Байера:

• 50% «зеленых» пикселей с центром около 530-540 нанометров и значительно чувствительных к свету в диапазоне от 460 нм до 800 нм и краю инфракрасного диапазона. «Цвет» света 540 нм - слегка голубовато-зеленый цвет .
• 25% «синих» пикселей, которые сосредоточены около 460 нм и значительно чувствительны к свету в диапазоне от невидимого ультрафиолетового диапазона до около 560 нм. «Цвет» света 460 нм - голубовато-фиолетовый цвет .
• 25% «красных» пикселей с центром около 590–600 нм и значительной чувствительностью к свету в диапазоне от 560 нм до инфракрасного диапазона. «Цвет» света 600 нм - желтовато-оранжевый цвет. (То, что мы называем «красным», находится на другой стороне оранжевого цвета со скоростью около 640 нм).

«Цветные» компоненты маски Байера можно увидеть, посмотрев на кривые спектрального отклика для различных датчиков:

«Цвета» каждого типа колбочек в сетчатке человека наиболее чувствительны:

Вот представление для "цветов", которые люди воспринимают для различных длин волн света:

Пожалуйста, сравните пики чувствительности выше с "цветами" этих длин волн вдоль видимого спектра.

На большинстве трехцветных датчиков обработки изображений нет покрытий, ориентированных на то, что мы называем «красным», несмотря на то, что все рисунки в Интернете датчиков CMOS с массивами фильтров Байера изображены.

Большинство КМОП-сенсоров, установленных в камерах, используемых для съемки типов изображений, которые мы считаем «фотографиями», имеют «стопку» фильтров, включающую как инфракрасные (ИК), так и ультрафиолетовые (УФ) фильтры перед цветным фильтром Байера. массив. Большинство также включает в себя фильтр сглаживания нижних частот. Даже в конструкциях датчиков, которые, как говорят, не имеют «фильтра нижних частот», как правило, имеется либо защитное стекло с одинаковым показателем преломления, либо два компонента фильтра нижних частот, ориентированные друг на друга, так что второй отменяет первый.

То, что человек видит, когда смотрит в переднюю часть камеры и видит экспонированный CMOS-датчик, представляет собой комбинированный эффект отражения света от всех этих фильтров, и в нем преобладает слегка голубовато-зеленый оттенок «зеленого» фильтра. части маски Байера в сочетании с вдвое меньшим количеством сине-фиолетовых и оранжево-желтых отфильтрованных частей, которые мы называем «синими» и «красными». При осмотре в реальной камере большая часть света, падающего на датчик и стопку перед ним, будет иметь довольно узкий диапазон углов и обычно будет довольно однородного цвета. (Фиолетовый оттенок на краю сенсора Sony, вероятно, связан с отражением света под прямым углом от УФ- и / или ИК-фильтров.)

Когда на такой датчик падает свет с широким диапазоном углов без фильтра «стопка» перед ним, также будет наблюдаться призматический эффект, который будет отображать более широкий диапазон цветов из-за форм поверхности микролинз сверху и цвета маски Байера, зажатой между микролинзами и датчиком.