back to top

സെന്‍സറും പ്രവര്‍ത്തനവും Sensor and its function

-

ആദ്യകാല ക്യാമറകൾ ഒരു ചിത്രം പകർത്താൻ ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് ഫിലിം ഉപയോഗിച്ചിരുന്നെങ്കിലും, ഇന്നത്തെ ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറകൾ ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് സെൻസർ ചിപ്പുകളെ ആശ്രയിക്കുന്നു. 

ചിത്രത്തിന്റെ വലുപ്പം, റെസലൂഷൻ, കുറഞ്ഞ പ്രകാശ      പ്രകടനം, ഫീൽഡിന്റെ ആഴം (ഡെപ്ത്  ഓഫ്  ഫീല്‍ഡ്), ഡൈനാമിക്  റേഞ്ച് എന്നിങ്ങനെയുള്ള  കാര്യങ്ങൾ എല്ലാം  നിർണ്ണയിക്കുന്ന ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറയുടെ ആത്മാവാണ് സെൻസർ.

സെൻസറുകളെ അതിന്റെ ഘടന ടൈപ്പ് (സിസിഡി അല്ലെങ്കിൽ സി‌എം‌ഒ‌എസ്), ക്രോമ ടൈപ്പ് (നിറം അല്ലെങ്കിൽ മോണോക്രോമാറ്റിക്), അല്ലെങ്കിൽ ഷട്ടർ ടൈപ്പ് (ഗ്ലോബൽ അല്ലെങ്കിൽ റോളിംഗ് ഷട്ടർ) എന്നിങ്ങനെ പല തരത്തിൽ തരംതിരിക്കാം. 

റെസലൂഷൻ, ഫ്രെയിം റേറ്റ്, പിക്സൽ വലുപ്പം, സെൻസർ ഫോർമാറ്റ്  എന്നിങ്ങനെയും അവയെ തരംതിരിക്കാം. ഈവയെല്ലാം മനസിലാക്കി ശരിയായ സംയോജനം ക്യാമറയുടെ  മികച്ച പ്രകടനത്തിന് ഏറ്റവും മികച്ച സെൻസർ ഏതെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

അകത്തേക്ക്  വരുന്ന പ്രകാശം (ഫോട്ടോണുകൾ)  കാണാനോ വിശകലനം ചെയ്യാനോ സംഭരിക്കാനോ കഴിയുന്ന ഒരു വൈദ്യുത സിഗ്നലായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്ന  ഒരു സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് (Solid-state Device) ഉപകരണമാണ് ഇമേജ് സെൻസർ.

സെൻസെറിന്റ  രൂപകൽപ്പനയിലുള്ള  പ്രത്യകത കൊണ്ട്  ഒരേ സെൻസറുള്ള രണ്ട് ക്യാമറകൾക്ക് വളരെ വ്യത്യസ്തമായ പ്രകടനവും സവിശേഷതകളും ഉണ്ടാകാം. ഒരു ഇമേജ് സെൻസർ ചിപ്പിൽ ലൈറ്റ് സെൻസിറ്റീവ് ഘടകങ്ങളായ  മൈക്രോ ലെൻസുകൾ, മൈക്രോ ഇലക്ട്രിക്കൽ ഘടകങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒന്നിൽ കൂടുതൽ  പിക്സലുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

image-sensor-photography-abinalex
ഇമേജ് സെന്‍സര്‍

ഒരു സെൻസർ പല ഭാഗങ്ങൾ ചേർന്നുള്ളതാണ്. പാക്കേജിംഗിന് മുൻവശത്തുള്ള സുതാര്യമായ വിൻഡോ പോലെയുള്ള  കവർ ഗ്ലാസ് സെൻസർ ചിപ്പിനെയും വയറുകളെയും സംരക്ഷിക്കുന്നു. അതേസമയം പ്രകാശം സെൻസിറ്റീവ് ഏരിയയിൽ എത്താൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പാക്കേജിംഗ്  സെൻസർ ചിപ്പിനെയും  വയർ ബോണ്ടുകളയും  സുരക്ഷിതമാക്കുകയും ശാരീരികവും      പാരിസ്ഥിതികവുമായ കേടുപാടുകളിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുകയും ചെയുന്നു. അതുപോലെ തന്നെ താപ വിസർജ്ജനം നൽകുകയും   ഇലക്ട്രോണിക്സ് സിഗ്നൽ  പരസ്പരം കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്നു. 

structure-of-image-sensor-photography-abinalex
ഇമേജ് സെന്‍സറിന്‍റെ പ്രവര്‍ത്തനം

പ്രകാശ-സെൻസിറ്റീവ് ഏരിയകളിൽ എത്തുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ മാത്രമേ സെൻസറിന് കാണാൻ കഴിയൂ.  ഓരോ ചെറിയ ഫോട്ടോസൈറ്റും ഫോട്ടോഗ്രാഫിലെൻസിലൂടെ വരുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ഓരോ  ചെറിയ ഭാഗവും മനസ്സിലാക്കുകയും ആ പ്രകാശത്തിൽ ഡാറ്റ രേഖപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു സെൻസർ അറേയിലെ ഓരോ ചെറിയ  സെൻസറിനെയും (tiny sensor)   സൂചിപ്പിക്കാൻ  ഫോട്ടോസൈറ്റ് അഥവാ പിക്സൽ  എന്ന പദം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഓരോ ഫോട്ടോസൈറ്റും നൽകുന്ന വിവരങ്ങളെ ഒരു ചിത്ര ഘടകം (Picture elements) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. പിക്സൽ എന്നത് ‘പിക്ചർ’ എന്ന പദത്തിന്റ ചുരുക്കമാണ്.  പിക്സൽ വലുപ്പം  അളക്കുന്നതിന്   മൈക്രോമീറ്റർ  (µm) ഉപയോഗിക്കുന്നു. 

ഒരു ഡി‌എസ്‌എൽ‌ആർ ക്യാമറയുടെ സെൻസറിൽ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് വ്യക്തിഗത പിക്സലുകൾ ഉണ്ട്. ഓരോ പിക്സലും  പ്രകാശം അളക്കാനും വായിക്കാനും  മാത്രമല്ല  ചില സ്ഥലങ്ങൾ മറ്റ് ഫംഗ്ഷനുകൾക്കായി നീക്കിവയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്. 

വിവിധതരം സെൻസറുകൾ 

ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറയിൽ സാധാരണയായി രണ്ടുതരം സെൻസറുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.   

സി.സി.ഡി (ചാർജ്ജ് കപ്പിൾ ഡിവൈസ്)

സിഎംഒഎസ് (കോംബ്ലിമെന്ററി മെറ്റൻ ഓക്സൈഡ് സെമികണ്ടക്ടർ) 

സി‌സി‌ഡി (ചാർജ് കപ്പിൾഡ് ഉപകരണം), സി‌എം‌ഒ‌എസ് (കോംബ്ലിമെന്ററി മെറ്റൻ ഓക്സൈഡ് സെമികണ്ടക്ടർ) ഇമേജ് സെൻസറുകൾ ചിത്രങ്ങൾ ഡിജിറ്റലായി പിടിച്ചെടുക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് വ്യത്യസ്ത സാങ്കേതികവിദ്യകളാണ്. ഓരോന്നിനും വ്യത്യസ്‌ത ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ വ്യത്യസ്‌ത ഗുണങ്ങളും, സവിശേഷതകളും ബലഹീനതകളും ഉണ്ട്. രണ്ട് തരത്തിലുള്ള ഇമേജർ സെൻസറുകൾക്കും പ്രകാശത്തെ വൈദ്യുത ചാർജാക്കി പരിവർത്തനം ചെയ്യാനും ഇലക്ട്രോണിക് സിഗ്നലുകളായി പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാനും കഴിയും. സിഗ്നലുകൾ എങ്ങനെ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നതാണ് രണ്ട് സാങ്കേതികവിദ്യകളും തമ്മിലുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസം. 

1969 ൽ ബെൽ ലാബിൽ വെച്ച് ചാർജ്-കപ്പിൾഡ് ഡിവൈസ്  ജോർജ്ജ് സ്മിത്തും വില്ലാർഡ് ബോയലും ചേർന്നാണ് കണ്ടുപിടിച്ചത്. കണ്ടുപിടുത്തങ്ങള്‍ക്ക് ഏകദേശം 20 വർഷത്തിനുശേഷം പക്വതയാർന്ന ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യയായി സിസിഡി മാറി. 

1980-ൽ ജപ്പാനിലെ എൻ‌ഇസിയിൽ ഉണ്ടായിരുന്ന നോബുകാസു ടെറാനിഷി പിൻ ചെയ്ത ഫോട്ടോഡിയോഡ് കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇത് ഇമേജ്-ടു-നോയിസ് അനുപാതത്തെ വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തി, അതിനാൽ ഇമേജ് സെൻസറിൽ നിന്ന് റെസല്യൂഷൻ സാധ്യമാണന്ന് കണ്ടെത്തി. 1995 ൽ, നാസയിൽ എറിക് ഫോസ്സം ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍, കോംബ്ലിമെന്ററി മെറ്റൽ-ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലക (സിഎംഒഎസ്) ആക്റ്റീവ് പിക്സൽ ഇമേജ് സെൻസർ കണ്ടുപിടിച്ചു. സിസിഡി ഇമേജ് സെൻസറുകളേക്കാൾ 100 എക്സ് വരെ കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുകയും ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ വളരെ ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായിരുന്നു.

നിരവധി വർഷങ്ങളായി സിഎംഒഎസ് സെൻസർ നിലവാരം, മിഴിവ്, നേരിയ സംവേദനക്ഷമത എന്നിവ നൽകിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, സമീപകാല മുന്നേറ്റങ്ങൾ ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ സിസിഡിയുടെ ഗുണനിലവാരത്തോട് അടുക്കുന്നു. സിസിഡി ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ടിരുന്ന പല ക്യാമറകളും സിഎംഒഎസ്  സെൻസറുകലേയ്ക്ക് മാറി കഴിഞ്ഞു.

സെന്‍സറിന്റ് പ്രവര്‍ത്തനം

ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് സൈറ്റുകളുടെ ഒരു നിര അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന സിലിക്കൺ ചിപ്പാണ് സെൻസർ. ഒരു സെൻസർ അറയിലെ ഓരോ ചെറിയ  സെൻസറിനെയും   സൂചിപ്പിക്കാൻ  ഫോട്ടോസൈറ്റ് അഥവാ പിക്സൽ  എന്ന പദം ഉപയോഗിക്കുന്നു. പിക്സലുകളെ ആയിരക്കണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ചെറിയ ലൈറ്റ് സെൻസിറ്റീവ് സ്ക്വയറുകളായി (അല്ലെങ്കിൽ ചിലപ്പോൾ ദീർഘചതുരങ്ങളായി) തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഓരോ ഫോട്ടോസൈറ്റും അന്തിമ ചിത്രത്തിലെ ഒരു വ്യക്തിഗത പിക്സലിനോട് യോജിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഫോട്ടോസൈറ്റുകളെ പലപ്പോഴും പിക്സലുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 

സെന്‍സറിലെ പിക്സലുകളെ സമാന്തരമായി വരികളിലും ലംബമായി നിരകളിലും ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. വരികളുടെയും നിരകളുടെയും എണ്ണം സെന്‍സറിന്റെ വലുപ്പത്തെ നിർവചിക്കുന്നു. സാധാരണയായി വലുപ്പങ്ങൾ 1024 പിക്സൽ ഉയരവും 1024 പിക്സൽ വീതിയും ആണ്. സെന്‍സറിന്റെ മിഴിവ് നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നത് പിക്സലുകളുടെ വലുപ്പവും അവയുടെ വേർതിരിക്കലും അതായത് പിക്സൽ പിച്ചും  ആണ്. 

പ്രകാശം സെന്‍സറില്‍ പ്രവേശിക്കുന്നു

സെൻസറുകൾ  ഫോട്ടോണുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റിലൂടെ ഇലക്ട്രോണുകളാക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. എക്സ്പോഷറിന്റെ ദൈർഘ്യത്തിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന ഒരു വൈദ്യുത ചാർജായി ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു കിണറ്റിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു.  സിസിഡി സെന്‍സറിന്റെയും സിഎംഒഎസ് സെന്‍സറിന്റെയും ചാർജ് കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്ന രിതി വ്യത്യസ്തമാണ്.

സെൻസറുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനത്തെ നാലു ഘട്ടങ്ങളായി തിരിക്കാം

പ്രകാശത്തെ ചാർജ്  ആയി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.

ചാർജ് ശേഖരിക്കുന്നു

കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നു

വോൾട്ടേജ് ആയി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.

സി.സി.ഡി സെന്‍സര്‍

സിസിഡി സെൻസർ വായിക്കാനുള്ള അടിസ്ഥാന തത്വം എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരുപോലെയാണെങ്കിലും, പ്രായോഗികമായി ചില വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്. അവയുടെ ഈ വ്യത്യാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി രണ്ടായി തിരിക്കാം. 

ഇന്റർലൈൻ ട്രാൻസ്ഫർ (ഐടി) സിസിഡി

ഫുള്‍ ഫ്രെയിം (എഫ്എഫ്) സിസിഡി

ഇന്റർലൈൻ ട്രാൻസ്ഫർ (ഐടി) സിസിഡി

സിസിഡിയില്‍ പിക്സലുകളെ  സമാന്തരമായുള്ള (തിരശ്ചീനമായ) വരികളിലും ലംബമായി നിരകളിലും ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ അറകൾ‌ പരസ്‌പരം അടുത്തായി അണിനിരക്കുന്നില്ല, കാരണം പിക്സലുകളുടെ ഓരോ ലംബ വരികളോട് ചേര്‍ന്ന് ലംബമായി ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകളുടെ ഒരു വരിയിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. 

പിക്സൽ സിഗ്നലുകൾ താഴേക്ക് അതായത് സമാന്തരമായുള്ള വരികളുടെയും ലംബമായി നിരകളുടെയും താഴെയായുള്ള സമാന്തരമായ (തിരശ്ചീനമായ)  ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററിലേക്ക് മാറ്റുന്നതിന് ഒരു ട്രാൻസ്പോർട്ട് ചാനായി ലംബ ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്റര്‍ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സമാന്തരമായുള്ള (തിരശ്ചീനമായ) ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്റര്‍ ‍റീഡ് ഔട്ട് യൂണിറ്റിലേക്ക് സിഗ്നൽ എത്തിക്കുന്നു.

interline-transfer-photography-abinalex

അകത്തേക്ക് വരുന്ന പ്രകാശത്തെ സെൻസർ തുറന്നുകാണിക്കുമ്പോൾ, അകത്തേക്ക് വന്നാ പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയനുസരിച്ച് ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് അറകളില്‍ വൈദ്യുത ചാർജുകൾ ശേഖരിക്കുന്നു. ഫോട്ടോ എടുത്തതിനുശേഷം സെൻസർ വായിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, ഓരോ പിക്സലും അവരുടെ ചാർജ് അടുത്തുള്ള ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററിൽ ലോഡുചെയ്ത് ശൂന്യമാക്കുന്നു. തുടർന്ന്, ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററിന് എല്ലാ ചാർജുകളും ഒരു സ്ഥാനത്തേക്ക് താഴേക്ക് നീക്കാൻ കഴിയും. തൽഫലമായി, ആദ്യത്തെ ചാർജ് തിരശ്ചീനമായ ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററിലേക്ക് പതിക്കുന്നു, അത് ഇപ്പോൾ റീഡ്  ഔട്ട് യൂണിറ്റിലേക്ക് മാറ്റാൻ കഴിയും. 

റീഡ് ഔട്ട് യൂണിറ്റ് ഓരോ ചാർജും ഒരു കപ്പാസിറ്ററിലേക്കും ആംപ്ലിഫയർ ഘടകത്തിലേക്കും ലോഡുചെയ്യുന്നു, അത് ചാർജിനെ ഒരു വോൾട്ടേജാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും. ഒരു എഡി (അനലോഗ് / ഡിജിറ്റൽ) കൺവെർട്ടർ ഈ (അനലോഗ്) വോൾട്ടേജിന്റെ തീവ്രതയെ ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലാക്കി മാറ്റുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രോസസ്സറിന് വായിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ബൈനറി നമ്പർ ആണ്. അവസാന ചാർജ് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതുവരെ ഘട്ടം ഘട്ടമായി ഈ റീഡ് ഔട്ട് പ്രക്രിയ നടത്തുന്നു. 

തിരശ്ചീന ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്റർ ശൂന്യമായിക്കഴിഞ്ഞാൽ, എല്ലാ ലംബ ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകൾക്കും മറ്റൊരു സ്ഥാനം താഴേക്ക് മാറ്റാനും തിരശ്ചീന ട്രാൻസ്പോർട്ട് ചാനൽ പുതുതായി വായിക്കാനും കഴിയും. അവസാന ചാർജ് റീഡ് ഔട്ട് യൂണിറ്റിലേക്ക് മാറ്റുന്നതുവരെ ഈ പ്രക്രിയ ആവർത്തിക്കുന്നു.

ഫുള്‍ ഫ്രെയിം (എഫ്എഫ്) സിസിഡി

സിസിഡി സെൻസർ വായിക്കാനുള്ള അടിസ്ഥാന തത്വം എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരുപോലെയാണെങ്കിലും, ചില വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്. ഒരു പൂർണ്ണ ഫ്രെയിം (എഫ്എഫ്) സിസിഡി സെൻസർ ചാർജ് ട്രാൻസ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നതിന് പ്രത്യേക ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് പിക്സലുകളിൽ തന്നെ ലംബ ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകൾ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. പിക്സലുകൾക്ക് അവരുടെ ചാർജുകൾ നേരിട്ട് അടുത്ത വരിയിലുള്ള അറയിലേയ്ക്ക് വരിവരിയായി നീക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ മുകളിൽ വിവരിച്ചതുപോലെ, തിരശ്ചീന ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്റർ ചാർജുകൾ റീഡ് ഔട്ട് യൂണിറ്റിലേക്ക് മാറ്റുന്നത് തുടരുന്നു. 

ഒരു ഫുൾ ഫ്രെയിം സി‌സി‌ഡിക്ക് ഫുൾ ഫ്രെയിം ഫോർ‌മാറ്റ് ഉള്ള ഒരു സെൻ‌സറിന് സമാനമായ അളവുകൾ‌ ആവശ്യമില്ലാത്തതിനാൽ‌, ഫുൾ ഫ്രെയിമിനെ സമാനമായി വിളിക്കുന്ന സെൻ‌സർ‌ ഫോർ‌മാറ്റുമായി ആശയക്കുഴപ്പത്തിലാക്കരുത്.  ഫുൾ ഫ്രെയിം സിസിഡി എന്ന പേര് ലൈറ്റ് സെൻസിറ്റീവ് ഏരിയയ്ക്കായി ലഭ്യമായ സ്ഥലത്തിന്റെ പൂർണ്ണ ഉപയോഗത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, കാരണം എല്ലാ പിക്സലുകളും വളരെ അടുത്തായി സ്ഥാപിക്കാൻ കഴിയും. 

ഫ്രെയിം സിസിഡിയുടെ പ്രവര്‍ത്തനം

ഫ്രെയിം ട്രാൻസ്ഫെർ (എഫ്‌ടി) എന്ന സാങ്കേതികത ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സിസിഡി സെൻസർ വായിക്കുമ്പോൾ, ആദ്യ ഘട്ടത്തിൽ ചാർജുകളുടെ മുഴുവൻ ക്രമീകരണവും പ്രധാന പിക്‌സൽ അറേയുടെ അതേ അളവുകളുള്ള ഒരു ഫ്രെയിം സംഭരണ (സാധ്യതയുള്ള കിണർ) മേഖലയിലേക്ക് മാറ്റുന്നു, പക്ഷേ ഫ്രെയിം സംഭരണത്തിന് പ്രകാശത്തോട് സംവേദനക്ഷമമല്ല. രണ്ടാമത്തെ ഘട്ടത്തിൽ സംഭരണ അറ സാധാരണ രീതിയിൽ വായിക്കുന്നു. ലൈറ്റ് സെൻ‌സിറ്റീവ് സെൻ‌സർ‌ ഏരിയ വളരെ വേഗത്തിൽ‌ ശൂന്യമാക്കാൻ ഈ പ്രക്രിയ അനുവദിക്കുന്നു, അതിനാൽ‌ ഔട്ട് പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ‌ തന്നെ ഒരു പുതിയ ചിത്രം എടുക്കാൻ‌ കഴിയും.  ഈ രിതിയില്‍ ഉള്ള റീഡ് ഔട്ട് പ്രക്രിയകള്‍ വളരെ വേഗത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാല്‍ ഡിജിറ്റൽ വീഡിയോ ക്യാമറകളിൽ ഫ്രെയിം ട്രാൻസ്ഫർ സിസിഡി സെൻസറുകൾ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു. 

സിഎംഒഎസ് സെന്‍സര്‍

ഒരു സിഎംഒഎസ്  സെൻസറിന്റ് പ്രവര്‍ത്തനം  ഒരു ഉദാഹരണത്തിലുടെ വിവരിക്കുമ്പോള്‍ കുറച്ചു കുടി എളുപ്പം ആകും എന്ന് വിചാരിക്കുന്നു. മഴവെള്ളം ശേഖരിക്കുന്ന ഒരു കൂട്ടം ബക്കറ്റുകളായി സങ്കൽപ്പിക്കുക എന്നതാണ് പിക്സലുകളെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കുമ്പോൾ ഏറ്റവും അഭികാമ്യം. നമ്മള്‍ക്ക് എല്ലാവര്‍ക്കും സുപരിചിതമായ മഴയത്ത്,  മഴത്തുള്ളികൾ ശേഖരിക്കാനായി മുന്ന് വര്‍ണ്ണങ്ങളിലുള്ള നാല് ബക്കറ്റ്‌ വെക്കുന്നു എന്നു സങ്കല്‍പിക്കുക. 

four-buckets-photography-abinalex
മൂന്നു വര്‍ണ്ണങ്ങളിലുള്ള നാല് ബക്കറ്റുകള്‍

നാല് ബക്കറ്റിന്റെയും മുനിൽ രണ്ടു (3/2) ഭാഗമെ തുറക്കാന്‍ പറ്റുകയുള്ളൂ. അതായത് മുനില്‍ (3/1) ഒരു ഭാഗത്ത് വിഴുന്ന മഴത്തുള്ളികൾ തെറിച്ചു പോകും. ഇങ്ങനെ മഴത്തുള്ളികൾ തെറിച്ചു പോകാതിരിക്കാന്‍ ബക്കറ്റിന്റ് വലുപ്പത്തിലുള്ള ഒരു ചോര്‍പ്പ്  വെക്കുന്നു. ബക്കറ്റിൽ നിറയുന്ന മഴത്തുള്ളികൾ പമ്പ്‌ ചെയ്യാന്‍   മുനില്‍ (3/1) ഒരു ഭാഗത്ത് അതായത് തുറക്കാന്‍ പറ്റാത്ത ഭാഗത്ത് ഒരു മോട്ടര്‍ വെക്കുന്നു. 

ബക്കറ്റുകളുടെ മുകളിൽ അതായത് ബക്കറ്റിന്റ് വര്‍ണ്ണങ്ങള്‍ക്ക് അനുസരിച്ചുള്ള വര്‍ണ്ണ തുണികള്‍ വെക്കുന്നു. ഇതിലുടെ അരിച്ച് ഇറങ്ങുന്ന മഴത്തുള്ളികൾ തുണികളിലെ വര്‍ണ്ണങ്ങള്‍ക്ക് അനുസരിച്ച് നിറമുള്ള മഴത്തുള്ളികൾ ബക്കറ്റിൽ നിറക്കുന്നു. ഇവ നാലിലും ശേഖരിക്കുന്ന മഴത്തുള്ളികളുടെ എണ്ണം ഒരുപോലെയായിരിക്കുകയില്ല.

collecting-rainwater-photography-abinalex
മഴത്തുള്ളികള്‍ ശേഖരിക്കുന്നു

ഫോട്ടോണുകളെ മഴത്തുള്ളികളായി കണക്കാക്കാം. ബക്കറ്റിന്റ് മുകളിൽ വെച്ചിരിക്കുന്ന ചോര്‍പ്പ് മാക്രോ ലെന്‍സ്‌ ആണ്. തുറക്കാന്‍ പറ്റാത്ത ഭാഗത്തുളള അടപ്പിന്റ് മുകളിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന മോട്ടോര്‍ ആംപ്ലിഫയറിന്റ് ജോലി ചെയ്യുന്നു. അടപ്പിന്റ് താഴെയുള്ള വര്‍ണ്ണ തുണികൾ ബയർ ഫിൽട്ടർ ആണ്. മഴത്തുള്ളികൾ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന ഭാഗം സാധ്യതയുള്ള കിണർ (Potential Well) ആണ്.

column-select-switch-photography-abinalex
സിഎംഒഎസ് സെന്‍സറിന്‍റെ പ്രവര്‍ത്തനം

സിഎംഒഎസ് സെൻസറില്‍ വോൾട്ടേജ് പരിവർത്തനത്തിനുള്ള ചാർജും വോൾട്ടേജ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും പിക്‌സലിൽ തന്നെ നടക്കുന്നു. അതിനാൽ, സിഎംഒഎസ് സെൻസറിന്റെ പ്രോസസ്സിംഗ് വേഗത സിസിഡി സെൻസറിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും.

സിമോസ് സെൻസറിന്റെ പിക്‌സലുകൾ സിസിഡി അറേകളുടേതിന് സമാനമായ ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഗ്രിഡില്‍ വരിയിലും, നിരയിലുമായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. സിസിഡി സെന്‍സറില്‍ ഉണ്ടായിരുന്ന ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകൾ  സിമോസ് സെൻസറില്‍ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടില്ല. ഓരോ പിക്സൽ യൂണിറ്റിലും അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു ഫോട്ടോഡിയോഡും മൂന്ന് ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുമാണ്.

ഫോട്ടോയോഡുകൾ വെളിച്ചത്തിലേക്ക് എത്തുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജ് ശേഖരിക്കുന്നു.  തുടർന്ന് ആ ചാർജുകൾ പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുകയും വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സിമോസ് സെൻസറില്‍ ഓരോ പിക്സലും സൃഷ്ടിക്കുന്ന വോൾട്ടേജ് ഒരു സമാന്തരമായി (തിരശ്ചീനമായ) വരിയില്‍ വായിക്കുന്നു. അതായത് പിക്സൽ സെലക്ട് സ്വിച്ച് ഉപയോഗിച്ച് പിക്സലിന്റെ ആദ്യ വരി സജീവമാക്കുന്നു. അതിനാൽ ഈ പിക്സൽ സെലക്ട് സ്വിച്ച് പിക്സലിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് അടുത്ത നിരയിലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. നിര തിരഞ്ഞെടുത്ത സ്വിച്ച് സജീവമാക്കുന്നതിലൂടെ, ഓരോ പിക്സലിന്റെയും ഡാറ്റ ഓരോന്നായി നമുക്ക് വായിക്കാൻ കഴിയും. ശേഷിക്കുന്ന വരികൾക്കും ഇതേ നടപടിക്രമം ആവർത്തിക്കുന്നു.

സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെന്‍സറില്‍ ഔട്ട്  പുട്ടിന് ശേഷം സാധാരണയായി ഒരു എഡി (അനലോഗ് / ഡിജിറ്റൽ) കൺവെർട്ടർ ആണ് കാണപ്പെടുന്നത് എന്നാല്‍ ചില സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെന്‍സറില്‍ ഓരോ കോളത്തിന് ശേഷവും ഓരോ എഡി (അനലോഗ് / ഡിജിറ്റൽ) കൺവെർട്ടർ ഉണ്ട്.  ഇനിയുള്ള കാലത്ത് ചിലപ്പോള്‍ ഓരോ  പിക്‌സലിലും ഓരോ എഡി (അനലോഗ് / ഡിജിറ്റൽ) കൺവെർട്ടർ വരാം.

സിസിഡി സെൻസറുകളും സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെൻസറുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസങ്ങൾ

സിസിഡി സെൻസറിന്റെയും സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെൻസറിന്റെയും വ്യക്തിഗത പിക്‌സൽ ഘടനയിലും അവയുടെ റീഡ് ഔട്ട് തത്വങ്ങളിലും ഉള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ ആണ്. സി‌സി‌ഡി സെൻ‌സറുകളില്‍ ഓരോ പിക്സലുകളിലും   വലിയ ഫോട്ടോഡിയോഡുകൾ‌ കൊണ്ട് നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു, അത് ഉയർന്ന പ്രകാശ സംവേദനക്ഷമതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു. അതുപോലെ എല്ലാ ചാർ‌ജുകളും ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകളിലൂടെ വളരെ ദൂരം സഞ്ചരിക്കേണ്ടതുകൊണ്ട് ചുറ്റുമുള്ള ചാർ‌ജുകള്‍ ഇവയെ സ്വാധീനിക്കുന്നു. അതിനാല്‍ അവ പിശകുകൾ‌ സൃഷ്ടിക്കാൻ‌ കൂടുതൽ‌ സാധ്യതയുണ്ട്.  തിളക്കമുള്ള പാടുകൾ സിസിഡി സെൻസറുകളിൽ സ്മിയർ ഇഫക്റ്റുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.

സിസിഡി സെൻസറുകളുടെ റീഡ് ഔട്ട് തത്വം സീരിയൽ മാത്രമാണ്, അതിനാൽ റീഡ് ഔട്ട് വേഗത ഷിഫ്റ്റ് രജിസ്റ്ററുകളുടെ വേഗത മന്ദഗതിയില്‍ ആയിരിക്കും. ഇതിനു വിപരീതമായി, സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെൻസറുകളില്‍ സമാന്തര സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗും മൾട്ടിപ്ലക്സറുകളുടെ ഉപയോഗവും കാരണം വേഗതയേറിയ റീഡ് ഔട്ട് പ്രക്രിയാണ് നടക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ അവ റീഡ് ഔട്ട് നോയിസിനെ ബാധിക്കാൻ സാധ്യത കൂടുതലാണ്, കാരണം അവയുടെ ഫോട്ടോഡിയോഡുകൾ ചെറുതും അവയുടെ സിഗ്നലുകൾ കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കാവുന്നതുമാണ്. 

ചെറിയ ഫോട്ടോഡിയോഡുകൾ താഴ്ന്ന ചലനാത്മക ശ്രേണികൾക്ക് (ഡൈനാമിക് റേഞ്ച്) കാരണമാകുന്നു. സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെൻസറുകളെ താഴ്ന്ന ഡൈനാമിക് റേഞ്ച് ബേൺ ഹൈലൈറ്റുകൾക്കോ കറുത്ത നിഴലുകൾക്കോ കാരണമാകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇന്നത്തെ ക്യാമറകളിൽ സി‌എം‌ഒ‌എസ് സെൻസറുകളുടെ വഴിത്തിരിവ് നേടിയ നേട്ടം അവയുടെ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും ഉൽപാദനച്ചെലവുമാണ്.

സിഎംഒഎസ് സെൻസറുകളുടെ പ്രവർത്തനവും ഘടനയും

സിഎംഒഎസ് സെൻസറുകളുടെ അടിസ്ഥാന പ്രവർത്തനങ്ങളും അവയുടെ ഘടയില്‍ ഉള്ള വ്യത്യാസം കൊണ്ട് രണ്ടായി തിരിക്കാം

ഫ്രണ്ട്സൈഡ് ഇല്യുമിനേഷൻ

ബാക്ക്‌സൈഡ് ഇല്യുമിനേഷൻ

ഫ്രണ്ട്സൈഡ് ഇല്യുമിനേഷൻ മുൻവശത്ത് നിന്ന് വരുന്ന ഫോട്ടോണുകൾ ശേഖരിക്കുന്നതിനാണ് പരമ്പരാഗത തരം ഫോട്ടോഡിയോഡ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. മുൻവശത്തെ ഇല്യുമിനേഷൻ ആർക്കിടെക്ചറുകളുള്ള ഫോട്ടോഡിയോഡുകളിൽ, യഥാർത്ഥ ഡയോഡിൽ എത്തുന്നതിനുമുമ്പ് പ്രകാശം ഒന്നിലധികം ലോഹങ്ങളിലൂടെയും വൈദ്യുത പാളികളിലൂടെയും സഞ്ചരിക്കണം. ഈ പാളികൾക്ക് ഫോട്ടോഡിയോഡിൽ എത്തുന്നതിൽ നിന്ന് പ്രകാശം തടയാനോ വ്യതിചലിപ്പിക്കാനോ കഴിയും, പ്രകടനം കുറയ്ക്കുകയും ക്രോസ്റ്റാക്ക് പോലുള്ള അധിക പ്രശ്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യും.

backside-illumination-structure-abinalex
ഫ്രെണ്ട്സൈഡ് ഇല്യുമിനേഷൻ പികസെല്‍ ഘടന

ഇലക്ട്രോണിക്സിൽ, ഒരു സർക്യൂട്ട് അല്ലെങ്കിൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ചാനലിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന സിഗ്നൽ മറ്റൊരു സർക്യൂട്ടിലോ ചാനലിലോ അഭികാമ്യമല്ലാത്ത പ്രഭാവം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഏതൊരു പ്രതിഭാസവുമാണ് ക്രോസ്റ്റാക്ക്. അതായത് ഈ സംഭവത്തിന്റെ ഫോട്ടോണുകൾ ലോഹഘടനകളാൽ വ്യതിചലിപ്പിക്കപ്പെടുകയും അടുത്തുള്ള ഫോട്ടോഡിയോഡിൽ ആകസ്മികമായി ഇറങ്ങുവാന്‍ ചെയ്യാന്‍ സാദ്ധ്യതയുണ്ട്.  ഇത് സംഭവിക്കുന്നത് തടയാൻ, വയറിംഗ് ഘടനകൾക്ക് ചുറ്റും ഒരു പ്രതിഫലന കോട്ടിംഗ് (ലൈറ്റ് ടണൽ) നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ ഫോട്ടോണുകൾ ഉദ്ദേശിച്ച ഫോട്ടോഡിയോഡിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

ക്രോസ്റ്റാക്ക് പോലുള്ള പ്രശ്നങ്ങൾ ഒഴിവാക്കുന്നതിനും ഫോട്ടോഡിയോഡിന്റെ ലൈറ്റ് സെൻസിറ്റിവിറ്റി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള മറ്റൊരു മാർഗമാണ് ഫോട്ടോഡിയോഡ് മുകളില്‍ നിന്ന് താഴോട്ട് ഫ്ലിപ്പുചെയ്യുക എന്നത്. ഈ രൂപകൽപ്പന പ്രകാരം, ഫോട്ടോഡിയോഡിന്റെ പുറകുവശത്ത് നിന്ന് ലോഹവും ഡീലക്‌ട്രിക് പാളികളും ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശം ശേഖരിക്കുന്നു. ഈ നൂതന ഫോട്ടോഡിയോഡ് രൂപകൽപ്പനയെ ബാക്ക്‌സൈഡ് ഇല്യൂമിനേറ്റഡ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 

frontside-illumination-pixel-structure-abinalex
ബാക്ക്‌സൈഡ് ഇല്യൂമിനേഷന്‍ ഘടന

ബാക്ക്‌സൈഡ് ഇല്യൂമിനേറ്റഡ്  ഘടനയില്‍ പ്രകാശത്തെ സെൻസിറ്റീവ് ഏരിയയിൽ എത്തിക്കാൻ അനുവദിക്കുകയും ഇത് മികച്ച ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 

ബാക്ക്‌സൈഡ് ഇല്യുമിനേഷൻ ഒരു ഓപ്‌ഷണൽ ഡിസൈൻ മാത്രമാണെന്നും എല്ലാ ഇമേജ് സെൻസറുകളിലും ഈ ആർക്കിടെക്ചറിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതല്ല.   പൊതുവേ സോണി എക്സ്മോര്‍ ആര്‍ സെന്‍സര്‍ ബാക്ക്‌സൈഡ് ഇല്യുമിനേഷൻ ആർക്കിടെക്ചറുകളുള്ള ഫോട്ടോഡിയോഡുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

പിക്സലിന്റെ ഘടന

pixel-structure-photography-abinalex

സിഎംഒഎസ്  സെൻസറുകൾ ഇന്ന് ഉയർന്ന ഫ്രെയിം നിരക്കുകളും മികച്ച ചിത്ര നിലവാരവും കൊണ്ട് മികവ് പുലർത്തുന്നു. ഒരു മികച്ച സിഎംഒഎസ്  സെൻസറുകളില്‍            പല ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.   ഓരോ പിക്സൽ യൂണിറ്റിലും അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു ഫോട്ടോഡിയോഡും മൂന്ന് ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുമാണ്, (1) പിക്സൽ പുനസജ്ജമാക്കുകയോ സജീവമാക്കുകയോ ചെയ്യുക, (2) ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും ചാർജ് പരിവർത്തനവും, (3) തിരഞ്ഞെടുക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ്. പിക്സലിന്റെ ഈ ഘടകങ്ങൾ എല്ലായ്പ്പോഴും ഓരോ പിക്സലിനുള്ളിലായിരിക്കണമേന്നില്ല, അവ പിക്സലുകൾക്കിടയിൽ പങ്കിടാം. 

 Cmos sensor circuit-photography-abinalex
സിഎംഒഎസ് സെൻസറിന്‍റെ സർക്യൂട്ട് ഘടന

ഫോട്ടോസൈറ്റിന്റ ഭാഗമായ ഫോട്ടോഡിയോഡ് മാത്രമാണ് ലൈറ്റ് സെൻസിറ്റീവ്. ഒരു പിക്‌സലിന്റെ ലൈറ്റ് സെൻസിറ്റീവ് ഏരിയയുടെ മൊത്തം വിസ്തീർണ്ണത്തിന്റെ അനുപാതമാണ് ഫിൽ ഫാക്ടർ. 

ഒരു സിഎംഒഎസ് സെൻസറിലെ കുറച്ചു ഭാഗം  ആംപ്ലിഫയറുകളും നോയ്സ്-റിഡക്ഷൻ സർക്യൂട്ടുകളും പോലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് സർക്യൂട്ടുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.  ഫിൽ ഘടകം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, നിർമ്മാതാക്കൾ മൈക്രോ ലെൻസുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഫോട്ടോഡിയോഡിന്റ താഴെയായി ഒരു കിണർ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു.  ഈ കിണറിൽ ആണ്  ഇലക്ട്രോണുകളെ  സംഭരിക്കുന്നത്.

കിണറിൽ നിർമ്മിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം കണ്ടെത്തിയ ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തിന് ആനുപാതികമാണ്. കിണറിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ പിന്നീട് ഒരു വോൾട്ടേജായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. 

പിക്സലിന്റെ അടിസ്ഥാന പ്രവർത്തനം

ഒരു പിക്സലിന്റെ ക്വാണ്ടം എഫിഷ്യൻസി, സാച്ചുറേഷൻ കപ്പാസിറ്റി, ഡാര്‍ക്ക്‌ നോയ്സ്, ഡൈനാമിക് റേഞ്ച് (ഡിആർ), എന്നിങ്ങനെയുള്ള പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ ഒരു ചിത്രത്തെ വളരെയതികം സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.

ക്വാണ്ടം എഫിഷ്യൻസി (ക്യുഇ)

പ്രകാശത്തെ ഡിജിറ്റൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ആദ്യ ഘട്ടം ഫോട്ടോണുകളെ ഇലക്ട്രോണുകളായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. ഡിജിറ്റൈസേഷൻ പ്രക്രിയയിൽ ഫോട്ടോണുകളിലേക്കുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ അനുപാതത്തെ ക്വാണ്ടം എഫിഷ്യൻസി (ക്യുഇ) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഉദാഹരണ സെൻസറില്‍ 6 ഫോട്ടോണുകൾ വീഴുമ്പോൾ 3 ഇലക്ട്രോണുകൾ ജനറേറ്റുചെയ്യുന്നുവെങ്കില്‍ 50% ക്വാണ്ടം എഫിഷ്യൻസി (ക്യുഇ) ഉണ്ടെന്ന് പറയുന്നു.

quantum-efficiency-photography-abinalex
basic-working-pixel-photography-abinalex
സാച്ചുറേഷൻ & ഫുള്‍ വെല്‍ കപ്പാസിറ്റി 

ഫോട്ടോഡിയോഡിന്റെ രൂപകൽപ്പന ഇന്‍സിഡന്‍ഡ് പ്രകാശത്തെ ഒരു ഫോട്ടോകറന്റ് സൃഷ്ടിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അത് റീഡ്- ഔട്ടിനായി ഒരു വോൾട്ടേജിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഫോട്ടോഡിയോഡിന്റെ വികിരണവും ജനറേറ്റുചെയ്ത ഫോട്ടോകറന്റും തമ്മിൽ ഏതാണ്ട് രേഖീയ ബന്ധമുണ്ടെങ്കിലും, ലഭ്യമായ ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജം കണക്കിലെടുക്കാതെ ഫോട്ടോകറന്റിന് കവിയാൻ കഴിയുന്ന ഒരു പരിധി ഉണ്ട്.

സാധ്യമായ ഏറ്റവും ഉയർന്ന വൈദ്യുതധാര ഒരു ഫോട്ടോഡിയോഡിന്റെ സാച്ചുറേഷൻ നിർവചിക്കുന്നു. എല്ലാ ഫോട്ടോജെനറേറ്റഡ് ചാർജ് കാരിയറുകളും (ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകളും ദ്വാരങ്ങളും) അർദ്ധചാലകത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുമ്പോൾ ഫോട്ടോകറന്റ് പൂരിതമാകും.

ഒരു പിക്സലിന്റെ വലുപ്പം സാച്ചുറേഷൻ ലെവലിനെ ബാധിക്കുന്നു. അതായത് വലിയ മിഴിവുള്ള സെന്‍സറിന്റെ പിക്‌സലുകളുടെ വലുപ്പം ചെറുതാണങ്കില്‍ സെൻസർ സാച്ചുറേഷൻ ലെവൽ കുറവായിരിക്കും. എന്നാല്‍ പിക്‌സലു വലുപ്പം കുടുതല്‍ ആണെങ്കില്‍ വലിയ സാച്ചുറേഷൻ ലെവലിന് കാരണമാകുന്നു

സിസിഡി സെൻസറുകളിൽ, ഇന്‍സിഡന്‍ഡ്  ഫോട്ടോണുകളെ ഇലക്ട്രിക് ചാർജായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഓരോ സെൻസർ ഘടകത്തിനും പൂർണ്ണമായ ശേഷി (ഫുള്‍ വെല്‍ കപ്പാസിറ്റി) എന്നറിയപ്പെടുന്ന പരമാവധി ചാർജ് സംഭരിക്കാൻ കഴിയും. 

ആധുനിക ക്യാമറ സെൻസറുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് ഒരു പ്രത്യേക ശേഷിയില്‍ ആണ്. രംഗത്തിന്റെ വളരെ തിളക്കമുള്ള ഭാഗങ്ങളുടെ പൂർണ്ണ ചാർജ് ശേഷിക്ക് (ഫുള്‍ വെല്‍ കപ്പാസിറ്റി) അധികമുള്ള ചാർജ് അടുത്തുള്ള പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് വ്യാപിക്കും. 

കിണറിന് സാച്ചുറേഷൻ ശേഷിയേക്കാൾ കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ ലഭിക്കുകയാണെങ്കിൽ അധിക ഇലക്ട്രോണുകൾ സംഭരിക്കില്ല. സാച്ചുറേഷൻ കപ്പാസിറ്റി ഒരു വ്യക്തിഗത പിക്‌സലിന് സംഭരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തെ വിവരിക്കുന്നു.  അത്തരം ഇലക്ട്രോണുകൾ (സാച്ചുറേഷൻ റേഡിയൻസ്) സൃഷ്ടിക്കുന്ന പരമാവധി ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണവുമായി ഇത് പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

ചില പിക്സലുകൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ കവിഞ്ഞൊഴുകുന്നതിനുള്ള ഉയർന്ന സാധ്യതയുണ്ട്. ഈ  പിക്സലുകളേക്കാൾക്ക്  മറ്റ് പിക്സലുകളേക്കാൾ രംഗത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ കുറവായിരിക്കും. ഇക്കാരണത്താൽ ആണ് ഒരു ഫോട്ടോയ്‌ക്ക് സാധാരണയായി എക്‌സ്‌പോഷർ ക്രമീകരണം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിന് ശുപാർശ ചെയ്യുന്നത്. ഇങ്ങനെ ചെയ്യുന്നത് മൂലം രംഗത്തിന്റെ തിളക്കമുള്ള പ്രദേശം സാച്ചുറേഷൻ പോയിന്റിന് തൊട്ടുതാഴെയാകുവാന്‍ കാരണമാകുന്നു. മറുവശത്ത്, അണ്ടര്‍ എക്‌സ്‌പോഷർ  ഉയർന്ന  നോയ്സിന് കാരണമാകുന്നു. എന്നാല്‍ ഒരു മികച്ച എക്‌സ്‌പോഷറിന് ഈ വിപരീത ലക്ഷ്യങ്ങൾ സന്തുലിതമാക്കേണ്ടതുണ്ട്. നോയ്സും സാച്ചുറേഷനും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സെൻസറിന്റെ ചലനാത്മക ശ്രേണിയെ നിർവചിക്കുകയും ഒരൊറ്റ എക്‌സ്‌പോഷറിൽ സ്വീകാര്യമായി പിടിച്ചെടുക്കാനാകുന്ന പ്രകാശരശ്‌മികളുടെ വ്യാപ്തി നിർണ്ണയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഡൈനാമിക് റേഞ്ച് (ഡിആർ)

ഒരു കിണറിന് ശേഖരിക്കാവുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം സെൻസറിന്റെ ചലനാത്മക ശ്രേണി (ഡൈനാമിക് റേഞ്ച്) നിർണ്ണയിക്കുന്നു, കറുപ്പ് മുതൽ വെള്ള വരെയുള്ള തെളിച്ചത്തിന്റെ വ്യാപ്തി, ക്യാമറയ്ക്ക് രംഗത്തെ മങ്ങിയതും തിളക്കമുള്ളതുമായ സ്ഥലങ്ങളിൽ വിശദാംശങ്ങൾ പകർത്താനാകും. പൂർണ്ണമായ നന്നായി ശേഷിയുള്ള ഒരു സെൻസറിന് സാധാരണയായി വലിയ ചലനാത്മക ശ്രേണിയുണ്ട് (ഡൈനാമിക് റേഞ്ചുണ്ട്). കുറഞ്ഞ നോയ്‌സുള്ള  ഒരു സെൻസർ, ചലനാത്മക ശ്രേണി (ഡൈനാമിക് റേഞ്ച്)മെച്ചപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുകയും ദുർബലമായ പ്രകാശിത പ്രദേശങ്ങളിൽ വിശദാംശങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അടിസ്ഥാന ഐ‌എസ്ഒയിൽ മാത്രമേ ക്യാമറയുടെ പൂർണ്ണ ഡൈനാമിക് റേഞ്ച് ലഭിക്കുകയുള്ളൂ എന്നത് ഓർമ്മിക്കേണ്ടതുണ്ട്. സാച്ചുറേഷൻ റേഡിയൻസും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഡിറ്റക്റ്റബിൾ റേഡിയേഷനും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ് ഡൈനാമിക് റേഞ്ച് (ഡിആർ). ഡൈനാമിക് റേഞ്ച് അളക്കുന്നത് ഡിബിയിലാണ്. 

പിക്സലിന്റെ (ഫോട്ടോസൈറ്റ്) വലുപ്പം

പിക്‌സലുകളുടെ നിരയായിട്ടുള്ള സെന്‍സറുകളില്‍ ഒരേ വലുപ്പത്തിലുള്ള പിക്സലുകൾ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നു. പിക്സലുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന്റെ അളവുകോലാണ്  പിക്സൽ പിച്ച്. മൈക്രോണുകളിലെ വ്യക്തിഗത പിക്സലുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം അതായത് ഒരു പിക്സലിന്റ് മധ്യത്തിൽ നിന്ന് അടുത്ത പിക്സലിന്റ്  മധ്യത്തിലേക്കുള്ള ദൂരമാണ് ഒരു പിക്സലിന്റ് വലുപ്പം. വ്യക്തിഗത പിക്സലുകൾക്കിടയിൽ വിടവുകൾ ഉണ്ടാകാം. അതിനാ, “പിക്സൽ പിച്ച്” അളക്കുന്നത് ഒരു പിക്സലിന്റെ “യഥാർത്ഥ” വീതി നൽകില്ല. 

പിക്സലുകളുടെ വലുപ്പവും സെന്‍സറുകളുടെ വലുപ്പവും ചിത്രത്തെ  എങ്ങനെ സ്വാധിനിക്കുന്നു എന്ന് ഒരു ഉദാഹരണത്തില്‍ കൂടി നോക്കാം.

മഴ പെയ്യുമ്പോള്‍ മഴത്തുള്ളികൾ ശേഖരിക്കാനായി ഒരു ഗ്ലാസ്, കപ്പ്‌, ബക്കറ്റ്‌ എന്നിവ മഴയത്ത് വെക്കുക. ഇവ മുന്നിലും ശേഖരിക്കുന്ന മഴത്തുള്ളികളുടെ എണ്ണം ഒരു പൊലെയായിരിക്കുകയില്ല. ഫോട്ടോണുകളെ മഴത്തുള്ളികളായി കണക്കാക്കാം. ഇതുപോലെ സെന്‍സറില്‍ എത്തുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്വതന്ത്രമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പിക്സലുകളുടെ വലുപ്പം അനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നു. എന്റെ ബക്കറ്റിൽ കൂടുതൽ വെള്ളം ഉണ്ടെന്ന് പറയുന്നത് പോലെയാണ്. 

വലിയ പിക്സലുകൾ കൂടുതൽ പ്രകാശം ശേഖരിക്കുന്നുവെന്നും വലിയ പിക്സലുകളുള്ള ക്യാമറകൾക്ക് കുറഞ്ഞ പ്രകാശ സംവേദനക്ഷമത ഉണ്ടെന്നും പൊതുവെ അനുമാനിക്കുന്നു. വലിയ പിക്സലുകൾക്ക് ഒരു പിക്സലിന് ഉയർന്ന സിഗ്നൽ ശേഷി ഉണ്ട് (പൂർണ്ണ വെൽ കപ്പാസിറ്റി എന്ന് വിളിക്കുന്നു).

രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ക്യാമറകൾ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഒന്ന് വലിയ പിക്സലുകളും മറ്റൊന്ന് പകുതി വലുപ്പമുള്ള പിക്സലുകളും. ലെൻസ് പ്രകാശം ശേഖരിക്കുകയും ലെൻസിന്റെ വ്യാസം തുല്യമായിരിക്കുന്നിടത്തോളം. പിക്സൽ കവിഞ്ഞൊഴുകാത്ത കാലത്തോളം ഇത് തുല്യ പ്രകടനത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഓരോ ബക്കറ്റിലെയും (പിക്സൽ) മഴയുടെ അളവ് (ഫോട്ടോണുകൾ) തുല്യമാണ്. ക്യാമറ സാങ്കേതികവിദ്യയെ ആശ്രയിച്ച്, സെൻസർ, ക്യാമറ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് നോയിസ് എന്നിവ ഒരു ക്യാമറയ്‌ക്കെതിരേ മറ്റൊന്നിനെ മികച്ചതോ മോശമോ ആയ പ്രകടനക്കാരനാക്കാം, ഒരു സാഹചര്യത്തിൽ വലിയ പിക്‌സൽ ക്യാമറയെ മികച്ച ലൈറ്റ് പെർഫോമർ ആക്കുകയും മറ്റൊന്ന് ചെറിയ പിക്‌സലുകളുള്ള ക്യാമറ മികച്ച പ്രകടനം നടത്തുകയും ചെയ്യും.

മഴ പെയ്യുമ്പോള്‍ മഴത്തുള്ളികൾ ശേഖരിക്കാനായി ഒരു ഗ്ലാസ്, കപ്പ്‌, ബക്കറ്റ്‌ എന്നിവ മഴയത്ത് വെക്കുക. ഇവ മുന്നിലും ശേഖരിക്കുന്ന മഴത്തുള്ളികളുടെ എണ്ണം ഒരു പൊലെയായിരിക്കുകയില്ല. ഫോട്ടോണുകളെ മഴത്തുള്ളികളായി കണക്കാക്കാം. ഇതുപോലെ സെന്‍സറില്‍ എത്തുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്വതന്ത്രമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പിക്സലുകളുടെ വലുപ്പം അനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നു. എന്റെ ബക്കറ്റിൽ കൂടുതൽ വെള്ളം ഉണ്ടെന്ന് പറയുന്നത് പോലെയാണ്. 

മൈക്രോലെൻസ്
microlens-photography-abinalex

ലഭ്യമായ പ്രകാശം പരമാവധി പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നതിന്, ആധുനിക ഇമേജ് സെൻസറുകൾക്ക് ഓരോ പിക്സലിനും മുകളിൽ ഓരോ മൈക്രോലെൻസുകൾ ഉണ്ട്. ഓരോ ഫോട്ടോഡിയോഡിലേക്കും സെൻസറിലെത്തുന്ന പ്രകാശത്തെ ശേഖരിക്കാനും ഫോക്കസ് ചെയ്യാനും സഹായിക്കുന്ന ലെൻസുകളുടെ ഒരു നിരയാണ് മൈക്രോലെൻസുകൾ. മൈക്രോലെൻസുകൾ ഒരു സാധാരണ സിംഗിൾ-എലമെന്റ് ലെൻസിന് തുല്യമാണ്. 

ഫോട്ടോഡിയോഡിൻ

ഫോട്ടോണുകളെ ഇലക്ട്രോണുകളാക്കി മാറ്റുകയാണ്  ഫോട്ടോഡിയോഡിൻ ചെയ്യുന്നത്.  അതായത് പ്രകാശത്തെ വോൾട്ടേജിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. ഇത് ഓരോ പിക്സലിന്റെയും ഹൃദയഭാഗത്ത് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു. ഇതിനിടയിൽ ഉള്ള വയറിംഗ്, സർക്യൂട്ട് പാളികൾ എന്നിവ മൈക്രോലെൻസിനും ഫോട്ടോഡിയോഡിനെയും ബന്ധിപ്പിക്കുയും അവയുടെ പ്രവർത്തനത്തെ സഹായിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

photodiyodin-photography-abinalex

ഒരു പിക്സലില്‍ ചില വിതരണ ഘടനകളായ ചിപ്പ് സബ്സ്ട്രേറ്റ് ,സപ്ലൈ ഇലക്ട്രോണിക് (കൂടുതലും അള്‍ട്രാ-നേര്‍ത്ത മെറ്റല്‍ വയറുകള്‍) എന്നിവ ഉള്‍പ്പെടുന്നു ,കൂടാതെ ഫോട്ടോസെന്‍സിറ്റീവ് ഏരിയയും മൊത്തം പിക്സെല്‍ വിസ്തീര്‍ണ്ണത്തെക്കാള്‍ ചെറുതാണ് . പ്രകാശം കണ്ടുപിടിക്കാന്‍  പ്രാപ്തമാക്കുന്ന വളരെ പ്രത്യേക സ്വഭാവമുള്ള അര്‍ദ്ധചാലക മൂലകമാണ് ഫോട്ടോഡിയോഡ്. ഡയോഡുകള്‍ സാധാരണയായി നിര്‍മ്മിച്ചിരിക്കുന്നത് സിലിക്കണ്‍ മെറ്റീരിയല്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ്.

ആംപ്ലിഫയർ

സിഎംഒഎസ് സെൻസറിലെ  ഓരോ പിക്‌സലിന്റെയും കോണുകളിൽ  ഓരോ  ആംപ്ലിഫയർ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു.  എന്നാൽ  സിസിഡി സെൻസെറിന്റ അറകൾക്ക് ശേഷം  ഒരു ആംപ്ലിഫയർ മാത്രം ആണ് ഉള്ളത് അതായത്  ഓരോ  വ്യക്തിഗത പിക്സലിനും അതിന്റേതായ വ്യക്തിഗത ആംപ്ലിഫയർ  ഇല്ല.  

ഓരോ ഫോട്ടോസൈറ്റിന്റയും ആംപ്ലിഫയറിന് ചെയ്യണ്ട ചില കാര്യങ്ങൾ  ഉണ്ട്.  ആദ്യ വരിയിലെ  ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള സെൻസറിൽ നിന്ന് ചാർജ് വായിക്കുകയും വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അടുത്തതിലേയ്ക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഫോട്ടോസൈറ്റിലെ ചാർജ് പുറത്തുവിടുമ്പോൾ സെൻസറിലെ അറയിൽ അതായത് ഒരു  പിക്സൽ അഥവാ ഫോട്ടോസൈറ്റ് ശൂന്യമാകുന്നു. ആദ്യ വരിയിലെ അടുത്ത ഫോട്ടോസൈറ്റും ഇതേ പ്രവർത്തി ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ ഓരോ ഫോട്ടോസൈറ്റിലും ഉള്ള ആംപ്ലിഫയറിന് അടുത്ത ചാർജ് വായിക്കാനും പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാനും കഴിയും. 

ഒരു   സെൻസർ  അറയിലെ ഒരു വരിയിലുള്ള പ്രവർത്തനം തീരുന്നതുവരെ ഇതേ പ്രവർത്തനം തുടർന്നു കൊണ്ടിരിക്കും.  ഈ രീതിയിൽ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത എല്ലാ വരികളും ഒരു വരിയിൽ നിന്ന് അടുത്ത വരിയിലേക്ക്  അതായത് താഴേക്ക് നീങ്ങുകയും  മുകളിലത്തെ വരി ശൂന്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മുഴുവൻ പ്രക്രിയയും വളരെ വേഗത്തിൽ,  പലപ്പോഴും ഒരു സെക്കൻഡിൽ നടക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ കൈമാറുന്നതിനുമുൻമ്പ് സെൻസർ അറയിൽ നിന്നുള്ള ഓരോ ചാർജും ആംപ്ലിഫയർ യൂണിറ്റ് ടാഗുചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ ഇമേജ് നിർമ്മിക്കുന്നതിന് ഓരോ ഡാറ്റയും ഒരേ ക്രമത്തിൽ വീണ്ടും കൂട്ടിച്ചേർക്കാനാകും.

സാധ്യതയുള്ള കിണർ (Potential Well)

സ്വതന്ത്രമായി കടന്നു വരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ  ബക്കറ്റ് പോലുള്ള പ്രദേശത്ത് ശേഖരിക്കുകയും എണ്ണുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പ്രദേശത്തെ  സാധ്യതയുള്ള കിണർ (Potential Well) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഓരോ പിക്സൽ കിണറിനും ശേഖരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ശേഷി ഉണ്ട്. ഈ പരമാവധി ഫുൾ വെൽ കപ്പാസിറ്റി എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

മഴപെയ്യുമ്പോൾ മൂന്ന് ബക്കറ്റിലും ഒരു നിമിഷത്തേക്ക് മഴ തുള്ളി വിഴത്തക്കവിധത്തിൽ തുറന്ന അടയ്ക്കുക.   ബക്കറ്റിൽ നോക്കുമ്പോൾ  കാണത്തക്കവിധം  മഴത്തുള്ളികൾ വിണിരിക്കില്ല. വീണ്ടും പരീക്ഷിക്കുക, കൂടുതൽ സമയത്തേക്ക് ബക്കറ്റുകൾ തുറന്നു വെയ്ക്കുക. ഇപ്പോൾ ഏതാണ്ട് എല്ലാ ബക്കറ്റുകളും  നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നതായി കാണാം. വിശദമായി അളക്കാൻ ശ്രമിച്ചാൽ, 5000  തുള്ളികളും മറ്റൊന്നിൽ 4800  ഉം മുനാമത്തെ ബക്കറ്റില്‍ 4000  തുള്ളികളും ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തിയേക്കാം. പക്ഷേ സാധാരണയായി, അവയെ നോക്കിയാല്‍ അവയെല്ലാം ഒരേപോലെയാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യും. ഇതുപോലെയാണ് ഒരു ചിത്രത്തിൽ പതിക്കുന്ന പ്രകാശം (പ്രോട്ടോൺ) ഇലക്ട്രോൺ ആയി സാധ്യതയുള്ള കിണർ (Potential Well) പതിക്കുന്നത്. 

സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്

ഒരു സെൻസറിന്റ  എല്ലാ ഘടകങ്ങളും  ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന  സിലിക്കൺ അർദ്ധചാലകത്താൽ നിർമ്മിച്ച   അടിത്തറയാണ് സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്

രണ്ടു സെൻസറുകളും ആകൃതിയിലും സാങ്കേതിക വിദ്യകളിലും കാര്യമായ പുരോഗതി ഇന്നു കൈവരിച്ചിരിക്കുന്നു. സിസിഡികളേക്കാൾ സിഎംഒഎസ്  യൂണിറ്റുകൾക്ക് പ്രവർത്തിക്കാൻ വളരെ കുറച്ച് വൈദ്യുതിയെ  ആവശ്യമായിട്ടുള്ളു. സിഎംഒഎസ് സാങ്കേതിക വിദ്യ സിസിഡിയെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ ചിലവുകുറഞ്ഞതാണ്. സിഎംഒഎസ് സെൻസറിൽ  അറയിലെ ഓരോ ഫോട്ടോസൈറ്റിനും   ഓരോ  ആംപ്ലിഫയർ ആവശ്യമാണ്, എന്നാൽ  സിസിഡി ഒരു പ്രത്യേക ആംപ്ലിഫയറും മറ്റ് അനുബന്ധ ഇലക്ട്രോണിക്സുകളും ആവശ്യമായിട്ട് ഉണ്ട്.

ഇമേജ് സെൻസർ ഫോർമാറ്റ് (വലുപ്പം)

ഒരു സെൻസറിന്റ ഫിസിക്കൽ  വലുപ്പം അല്ലെങ്കിൽ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം പിക്‌സലുകളുടെ എണ്ണം, വലുപ്പം എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഒരു ചിത്രം വരയ്ക്കാൻ  ക്യാൻവാസിന്റ വലുപ്പം എത്ര പ്രാധന്യം ആണോ അത്രയും പ്രാധന്യം സെൻസറിന്റ ഫിസിക്കൽ  വലുപ്പവും അർഹിക്കുന്നു.  ഒരു ക്യാമറയുടെ സെൻസർ അത് നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുന്ന ചിത്രങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാരം,  പിക്‌സലുകളുടെ എണ്ണം, വലുപ്പം  എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. 

പിക്‌സലുകളുടെ എണ്ണവും വലുപ്പവും കൂടുമ്പോൾ അതിനർത്ഥം കുറഞ്ഞ പ്രകാശത്തിൽ ചിത്രം എടുക്കാനുള്ള കഴിവ്, കുറഞ്ഞ നോയ്‌സ്, നല്ല ഡയനാമിക് റേഞ്ച്, കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ നേടാനുള്ള കഴിവ് എന്നിവയാണ്. ഒരു ഫോട്ടോസെറ്റ്  അഥവാ പിക്സലിന്റ  ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് കൂടുതൽ പ്രകാശം (ഫോട്ടോണുകൾ) പകർത്തുന്നു. എന്നാൽ വലുത് എല്ലായ്പ്പോഴും മികച്ചതാണെന്ന് അർത്ഥമാക്കുന്നില്ല!. നിരവധി ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറകൾ ഇപ്പോൾ വിപണിയിൽ വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമാണ്, അവയ്‌ക്കെല്ലാം വിശാലമായ സെൻസർ വലുപ്പങ്ങളുണ്ട്. അവയുടെ വലുപ്പം അനുസരിച്ച് ഫുൾ-ഫ്രെയിം, എ‌പി‌എസ്-സി ഫോർ‌മാറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ‌ ക്രോപ്പ് സെൻ‌സർ എന്നിങ്ങനെ പലതായി തിരിക്കാം. 

 sensor- size-photography-abinalex

ഓരോ നിർദ്ദിഷ്ട ക്യാമറ സെൻസറിലുമുള്ള ദൂരത്തെ ഡയഗണൽ അയാണ്  അളക്കുന്നത്. ഡയഗണൽ ദൂരത്തിന് മുകളിൽ വലത് കോണിൽ നിന്ന് താഴെ ഇടത് കോണിലേക്ക് ഒരു നേർരേഖയായി അളക്കുന്നു ഇതിനെ ഹൈപ്പോടെൻസസ് (hypotenuse)എന്നും വിളിക്കുന്നു. 36 എംഎം × 24 എംഎം പോലുള്ള സ്റ്റാൻഡേർഡ് സെൻസർ വലുപ്പത്തെ പൂർണ്ണ ഫ്രെയിം 35 എംഎം ഫോർമാറ്റ് ക്യാമറ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇമേജ് സെൻസറുകളുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന അളവില്ലാത്ത റഫറൻസ് നമ്പറാണ് ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ. ഫുൾ ഫ്രെയിം ക്യാമറ സെൻസറിനെക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഇമേജ് സെൻസറുകലാണ്  ക്രോപ്പ് ഫ്രെയിം സെൻസറുകൾ. ഒരു സെൻസറിന്റ ഫിസിക്കൽ  വലുപ്പം  അതായത് വീതിയും ഉയരവും അളക്കുന്നത്   മില്ലിമീറ്ററിൽ ആണ്. ഈ ദൂരം ഒരു പൈതഗോറിയൻ സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് എളുപ്പത്തിൽ കണക്കാക്കാം.

ഡയഗണൽ ദൂരം = 

 എസ്‌ക്യുആർടി((വീതി ^ 2) + (ഉയരം ^ 2))

 എസ്‌ക്യുആർടി = സ്‌ക്വയർ റൂട്ട്

ഉദാഹരണത്തിന്, 36 മില്ലീമീറ്റർ 24 മില്ലീമീറ്റർ പൂർണ്ണ ഫ്രെയിമിന്റെ ഡയഗണൽ ദൂരം അല്ലെങ്കിൽ ഹൈപ്പോടെൻസസ് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ കണ്ടെത്താനാകും

സ്‌ക്വയർ റൂട്ട് ((24 ^ 2) + (36 ^ 2)). ഫലം ഏകദേശം 43.3 മിമി ആണ്.

ക്യാമറ ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ = 43.3 / ക്യാമറ സെൻസർ ഡയഗണൽ ദൂരം

ഒരു ഫുൾ ഫ്രെയിം ക്യാമറയ്ക്ക് 1, 43.3 മിമി / 43.3 മിമി ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ ഉണ്ടായിരിക്കും.

ഫുൾ ഫ്രെയിം സെൻസർ ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ = 1

APS-H സെൻസർ ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ = 1.29മോഡലിനെ ആശ്രയിച്ച് APS-C സെൻസർ ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ = 1.5 മുതൽ 1.6 വരെ.

ഫോവിയോൺ സെൻസർ ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ = 1.73

മൈക്രോ 4/3 സെൻസർ ക്രോപ്പ് ഫാക്ടർ = 2

ഫിഷ്‌ ഐ വ്യൂ , ഭ്രമി ഫ്ലാറ്റ് അല്ലെന്ന് ഓര്‍മ്മിപ്പിക്കുന്നു. ഫോട്ടോഗ്രഫി -എബിന്‍ അലക്സ്‌ | ക്യാമറ : കനാന്‍ ഈ . ഒ .സ് 5ഡി മാര്‍ക്ക് lV , ഫോക്കല്‍ ദൂരം : 15mm ,അപ്പര്‍ച്ചര്‍ ; f/11 , ഷട്ടറിന്റെ വേഗത ; 1/250,ഐ.എസ്.ഒ: 100

© 2013 Abin Alex. All rights reserved. Reproduction or distribution of this article without written permission from the author is prohibited. Abin Alex is the Director and Founder of Creative Hut Institute of Photography and Film. In addition, he is the founding chairman of the National Education And Research Foundation. He is a well-known Indian Visual Story teller and Researcher. He served as Canon’s Official Photomentor for eight years. He has trained over a thousand photographers and filmmakers in India.

CREATIVE HUT INSTITUTE OF PHOTOGRAPHY

We offer One year Professional Diploma In Photography and Cinematography. And also provide specialized courses in Wildlife Photography, Travel Photography, Food and Product Photography, Photojournalism, Fashion Photography, Photo Editing and Video Editing. Admission Open !


    Terms & Privacy policy

    What is 1 + 3 ?

    Open chat
    HI, How can I help You?
    Admission In-charge
    Hello, How can I help you?