Кіріспе
Цифрлық бейнелеуде түстер сүзгі массиві (CFA) немесе түстер сүзгі мозаикасы (CFM) - түс ақпаратын алу үшін бейне сенсордың пиксельдік сенсорларына орналастырылған кішкентай түстер сүзгілерінің мозаикасы. Бұл термин сондай-ақ e-қағаз құрылғыларына қатысты қолданылады, онда ол түсті бейнелерді қайта жасау үшін сұр масштабтағы дисплей панеліне орналастырылған ұсақ түсті сүзгілердің мозаикасын білдіреді.
Сурет сенсорларының жалпы көрінісі
Түс сүзгілері қажет, өйткені фотосенсорлар жарық интенсивтілігін толқын ұзындығы ерекшелігімен немесе мүлдем белгілей алмайды, сондықтан олар түстер туралы ақпаратты бөлей алмайды. Датчиктер жартылай өткізгіштерден жасалғаны үшін қатты дене физикасына бағынады. Түс сүзгілері жарықты толқын ұзындығы бойынша сүзгілейді, сондықтан жеке сүзгіленген интенсивтіліктерге жарықтың түсі туралы ақпарат кіреді. Мысалы, Байер сүзгісі (суретте көрсетілген) қызыл, жасыл және көк (RGB) толқын ұзындығы аймақтарындағы жарық интенсивтілігі туралы ақпарат береді. Кейін бейне сенсоры түсірген бастапқы бейне деректері әр түстер сүзгісіне сәйкес келетін демозайкалау алгоритмімен толық түсті бейнеге (әр пикселде көрсетілген барлық үш негізгі түстің қарқындылығымен) түрлендіріледі. CFA элементтерінің спектрлік беріктігі демозайкалау алгоритмімен бірге түстердің түсірілімін анықтайды. Сенсордың өткізу жолағының кванттық тиімділігі және КФА-ның спектрлік жауаптарының ауқымы әдетте көрінетін спектрден кеңірек, сондықтан барлық көрінетін түстерді ажырата алады. Сүзгілердің жауаптары әдетте CIE түстер сәйкестіру функцияларына сәйкес келмейді, сондықтан тристимул мәндерін жалпы абсолютті түстер кеңістігіне аудару үшін түстер аудармасы қажет. Foveon X3 сенсоры басқа құрылымды қолданады, мысалы, пиксель көк, жасыл және қызыл сенсорларды бір-біріне үстіне қою үшін бірнеше түйісулердің қасиеттерін пайдаланады. Бұл орналасу үшін демозайкалау алгоритмі қажет емес, өйткені әрбір пикселде әр түстер туралы ақпарат бар. Дик Меррилл Foveon-дан Foveon X3 үшін "тік түсті сүзгі" және CFA үшін "жатық түсті сүзгі" деп көзқарастарын бөліп көрсетеді.
CYGM сенсоры
CYGM матрицасы (сиан, сары, жасыл, маджента) - бұл көбінесе екінші реттік түстерді қолданатын CFA, бұл да жарық сәулесін сіңіруден гөрі көбірек анықтауға мүмкіндік береді. Басқа нұсқаларға CMY және CMYW матрицалары кіреді.
Сурет сенсорінің CFA-ның өндірісі
Диазонафтохинон (DNQ) новолак фоторезисті - бояулар немесе пигменттерден түстер сүзгілерін жасау үшін тасымалдаушы ретінде қолданылатын материал. Полимерді дұрыс ашу үшін қажетті бояулар мен ультрафиолет сәулелерінің арасында кейбір кедергілер бар, бірақ бұл мәселеге шешімдер табылды. Кейде CMCR101R, CMCR101G, CMCR101B, CMCR106R, CMCR106G және CMCR106B химиялық атаулары бар түстер фоторезистері қолданылады. Бірнеше дереккөздер басқа да химиялық заттар, оптикалық қасиеттер және түстер сүзгі массивтерінің оңтайлы өндіріс процестері туралы айтады. Мысалы, Накамура чиптегі түстер сүзгілерінің материалдары екі топқа бөлінеді: пигмент пен бояу. Пигмент негізіндегі КҚҚ басым нұсқаға айналды, өйткені олар бояғыш негізіндегі КҚҚ-ға қарағанда жылуға және жарыққа төзімділігі жоғары. Екі жағдайда да 1 микрометрге дейінгі қалыңдығы бар өнімдер қолжетімді. басқа сенсорларда CFA тікелей бейнелеу аппаратының бетінде жасалады. Theuwissen CFA өндірісінде пайдаланылған материалдарды атамайды. Кем дегенде бір чип дизайнының алғашқы үлгісі желатин сүзгілерін қолданды (Aoki және басқалар, 1982). Желатин фотолитография арқылы бөлініп, содан кейін боялады. Аоки CYWG құрылғысы қолданылғанын, G сүзгісі Y және C сүзгілерінің үстінен жабысқанын көрсетеді. Сүзгі материалдары өндірушінің ерекшеліктерімен анықталады. Адамс және басқалар. "CFA-ның құрылымына бірнеше фактор әсер етеді. Біріншіден, жеке CFA сүзгілері, әдетте, трансмиссивті (сорып алатын) органикалық немесе пигмент бояуларының қабаттары болып табылады. Бояулардың механикалық қасиеттері - қолдануға ыңғайлылығы, беріктігі, ылғалға және басқа да атмосфералық қысымға төзімділігі - қиын. Бұл спектрлік жауапты дәл реттеуді қиындатады". CFA бейне сенсордың бетіне BEOL (желісінің соңғы сатысы, интегралды схемаларды өндіру желісінің соңғы сатысы) орналастырылғанын ескере отырып, онда төмен температура режимін қатаң сақтау керек (алюминий металданған "сұмдардың" төмен балқу температурасы және сыйымды силиконның ішінде имплантацияланған допингтердің субстраттың қозғалмалылығы), органикалық материалдарға шыныдан артықшылық беріледі. Екінші жағынан, кейбір КВД кремний оксидінің процестері төмен температуралы процестер болып табылады. Ocean Optics компаниясы олардың патенттелген дихрофильтрлік CFA процесін (ZnS және криолиттің жұқа қабаттарын кезектестіру) спектроскопиялық CCD-ге қолдануға болатынын көрсетті. Gersteltec түстерді сүзгілеу қасиеттеріне ие фоторезистенттерді сатады.
ҚФҚ-да қолданылатын кейбір пигмент пен бояу молекулалары
U.S.P. # 4,808,501 -де Карл Чиули 5 химиялық заттың қолданылуын келтіреді, олардың үшеуі - C.I. #12715, AKA еріткіш қызыл 8; еріткіш сары 88; және C. I. # 61551, "Солвент-көк" 36. Фудзи фотофильм компаниясының U.S.P. # 5,096,801 Коя және басқалар 150 200-ге жуық химиялық құрылымдарды, негізінен азо бояулары мен пиразолон диазенилін тізімдейді, бірақ химиялық атауларды, CAS тіркелім нөмірлерін немесе Түс индекс нөмірлерін бермейді.
КФА-ны оптикалық тиімді іске асыру
Накамура Бұдан әрі, анти-рефлексиялық фильмдер туралы қысқаша талқылау ұсынылады, бірақ Янесиктің жұмысы фотондармен силиконның өзара әрекеттесуіне көбірек қатысты болып көрінеді. Микролинзалар мен үш CCD/призмалық камералар бойынша алғашқы жұмыстар КФА-ға толықтай интеграцияланған жобалау шешімінің маңыздылығын көрсетеді. Камералар жүйесі, тұтастай алғанда, CFA технологиясын және олардың басқа датчиктер қасиеттерімен өзара әрекеттесуін мұқият қарастырудан пайда алады.
and on the three CCD/prism cameras stress the importance of a fully integrated design solution for CFAs. The camera system, as a whole, benefits from careful consideration of CFA technologies and their interplay with other sensor properties.
Электрондық қағаз CFA
Қағаз дисплейлеріндегі түстерді қайта шығарудың үш негізгі әдісі бар. Бірі түрлі пигменттердегі микросфераларды қолданады, мысалы, шектелген түсті спектр үш пигментті Spectra дисплейі немесе көбірек сенімді төрт пигментті Advanced Color ePaper, екеуі де E Ink. Бұл әдіс жиі баяу жаңарту жылдамдығынан зардап шегеді, өйткені бірнеше пигменттермен дисплей әр пигмент үшін жаңартуды орындауы керек. Сұр шкалалы құрылғылар сияқты, дисплей жаңартылғаннан кейін құрылғыда суретті экранда сақтау үшін қуат қажет емес. Екінші әдіс - қарапайым сұр түсті қағазды ашық түсті қабаттың артында көрсету. Түс қабаты - LCD негізделген CFA. Сұр масштабтағы суреттерді көрсеткенде құрылғы өзінің бастапқы ажыратылуымен, мысалы, 300 пиксел / дюйм (PPI) жұмыс істейді. Алайда, CFA-ға байланысты түстерді көрсету кезінде құрылғының ажыратылуы төмендейді, мысалы, 100 PPI. Көрсетілетін сурет түсті және қара-ақ бөлімнен тұратын болса, мысалы, кітап беті түстес суреттен басқа, қарапайым мәтінді қамтитын болса, кейбір электронды кітап құрылғылары суретті төменгі ажыратылымда, ал мәтінді қалыпты ажыратылымда көрсете алады. CFA LCD негізделгендіктен, CFA жұмыс істеу үшін тұрақты қуатты қажет етеді және көп энергия жұмсайды. ClearInk-тегі үшінші әдіс, қара зарядталған сфераларды қамтитын сұйықтық қабаттың үстінде жарты шар тәрізді түбі бар ұңғымалардың алдыңғы қабатынан тұратын CFA-ны қолданады. Шарлар жарты шарлардан алыстағанда жарты шарлар толық ішкі шағылысудың арқасында жарық шағылысады. Қара сфералар жарты шарларға жақындағанда, шағылысу мөлшері төмендейді. Бұл құрылғылардың бейне нұсқаларындағы жаңарту жылдамдығы бейне ойнату үшін жеткілікті жылдам (33 Гц құрылғыда, PAL теледидары үшін 25 Гц немесе NTSC теледидары үшін 29,97 Гц). Олар қарапайым E Ink дисплейіне қарағанда жұмыс істеу үшін көп энергия қажет етеді, бірақ LCD дисплейіне қарағанда әлдеқайда аз.