RkBlog

Hardware, programming and astronomy tutorials and reviews.

Jak nowoczesne technologie CMOS mogą wpłynąć na astrofotografię?

Przychody generowane przez rynek matryc CMOS w 2007 roku przewyższył przychody generowane przez matryce CCD. Dynamiczny rozwój m.in. urządzeń mobilnych, czy rosnące wymagania dla kamer wideo, czy aparatów fotograficznych dodatkowo przyśpieszył rozwój nowych technologii związanych z matrycami CMOS. W astrofotografii matryce te obecnie nie odgrywają żadnej znaczącej roli - nie znajdziemy ich w żadnej dedykowanej do astrofotografii DS kamerze (są za to w tanich guiderach i w niektórych kamerkach planetarnych). Czy to się zmieni?

Technologia matryc CMOS przechodzi teraz dynamiczne zmiany i rozwija się bardzo szybko. W tej chwili wprowadzane są technologie takie jak podświetlanie od tyłu zwiększające stopień wypełnienia pikseli (BSI; dostępne dla astrofotografów tylko w niektórych high-endowych matrycach CCD Kodaka), izolacja pikseli (lepszy antyblooming), zwiększony zakres dynamiczny, zwiększona czułość w NIR (czyli m.in. H-alpha), czy nowe układy filtrów barwnych dla kolorowych matryc. Aparaty cyfrowe z serii Sony Nex3, Nex5 wyposażone są w matryce wykonane w technologii Exmor R - podświetlane od tyłu. Możliwości takich matryc podpiętych do dużego Dobsona można pooglądać na blogu terrastro.com.

Sony, jak i inne firmy (np. CMOSIS) opracowują też własnościowe technologie jak przetworniki analogowo-cyfrowe dla każdej kolumny matrycy (Sony Exmor), co zmniejsza szumy odczytu i zwiększa maksymalne szybkości sczytywania klatek. O skali zmian świadczyć mogą doniesienia ze świata obrazowania, np. prezentacja nowości Sony, czy wykupywanie licencji na technologie usprawniające produkcję podświetlanych od tyłu matryc.

pola rozwoju nowoczesnych matryc CMOS

Opracowywane technologie i rozwiązania będą z czasem wykorzystywane w produkcji sensorów przeznaczonych do zastosować "naukowych". Główny nurt idzie w kierunku coraz mniejszych pikseli (np. 1 x 1 mikrometr !), co przydaje się w smartfonach, lecz niekoniecznie w astrofotografii. Nowe "zabawki" nie od razu pojawią się w sprzęcie laboratoryjnych, czy astronomicznym, ale w najbliższych latach możemy spodziewać się sporych zmian. Nowe technologie mają za zadanie podnieść jakość uzyskiwanych obrazów – czyli to na czym nam zależy.

Już teraz dostępne matryce CMOS, np. te z serii IMX - Sony Exmor (jeszcze bez podświetlania od tyłu) osiągają QE rzędu 70% przy pikselach ~3,45 mikrometra.

QE matryc CMOS i CCD

Niebawem (w przyszłym roku chyba) dostęp do matryc i technologii sCMOS ma zostać otwarty dla innych firm nie uczestniczących w rozwoju tej technologii. W dłuższym okresie czasu doprowadzi to do spadku cen (obecnie "zabójczych") i być może udostępnienia "amatorom" kamer o szumie odczytu rzędu 1 - 2 elektronów. Kamery o tak niskich szumach umożliwiłyby astrofotografię DS na znacznie krótszych ekspozycjach (warto popatrzeć na np. astrofotografie z EMCCD). Astrofotografia planetarna również by na tym zyskała - kamery pozwalające stosować ekspozycje rzędu 1 ms i mniej z zachowaniem bardzo niskich szumów.

RkBlog

Sprzęt astronomiczny, 14 September 2011, Piotr Maliński

Comment article