RkBlog

Hardware, programming and astronomy tutorials and reviews.

Jak nowoczesne technologie CMOS mogą wpłynąć na astrofotografię?

Jaki wpływ na astrofotografię mogą mieć nowoczesne matryce CMOS?

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

14 September 2011;

Comment article