Цифровой журнал «Компьютерра» № 23

Между тем, практически любой фотоаппарат из разряда серьёзных комплектуется удобным нашейным ремнем, украшенным фирменным логотипом. Производителей можно понять: крупная надпись на шее фотографа – ещё один способ рекламы, от которой вряд ли кто откажется. Тем не менее, это пространство можно было бы использовать гораздо эффективнее, если воспользоваться идеей дизайнера Вэн Цзе и встроить в ремень солнечную батарею.

Понятно, что такая батарея вряд ли существенно удлинит время фотосессии. Но вот дополнительных 30-40 снимков эта шутка вполне может подарить. А именно их-то, чаще всего, и не хватает.

К оглавлению

QuantumFilm: фотографии на «квантовой плёнке» Олег Нечай

Опубликовано 29 июня 2010 года

Нанотехнологии открывают новые возможности совершенствования даже самых передовых разработок: современные кремниевые матрицы, используемые в фотоаппаратах и видеокамерах, можно сделать ещё чувствительнее с минимальными затратами.

Специалисты из калифорнийской компании InVisage Technologies, основанной бывшими сотрудниками OmniVision и учёными из канадского университета Торонто, предложили оригинальную технологию QuantumFilm, позволяющую в четыре раза повысить светочувствительность ПЗС или КМОП-матриц или в четыре раза увеличить их разрешение.

Главной задачей разработчиков было улучшить качество съёмки крохотных фотокамер, которые сегодня встраиваются практически во все портативные гаджеты – от телефонов и коммуникаторов до мультимедийных плееров и планшетов. Несмотря на заметный прогресс в области конструирования таких модулей, достигнутый за последние пять лет, по качеству съёмки «мобилокамеры» по-прежнему с трудом могут сравниться с обычными фотоаппаратами – даже с дешёвыми «мыльницами».

Как показали исследования, увеличение «мегапиксельности» не даёт принципиального роста качества картинки. Основная проблема в другом: по сравнению с «настоящими» фотоаппаратами, телефонные камеры страдают от недостатка освещения, вызванного не всегда оптимальным расположением фотомодуля в корпусе камеры, конструкцией сенсора и низким качеством оптики. При этом классическая технология изготовления кремниевых светочувствительных матриц практически исчерпала возможности дальнейшего развития и не позволяет кардинально решить проблему «мобилокамер».

В InVisage Technologies решили пойти другим путём и разработали кремниевый материал, изначально оптимизированный для максимальной светочувствительности. По оценкам представителей компании, если обычные матрицы на основе кремния захватывают лишь около 25% поступающего на них света, то сенсоры на основе технологии QuantumFilm улавливают до 95% света.

Поскольку кремний поглощает свет и преобразует его в электричество, к нему должны быть подведены контакты и массив транзисторов, которые выполнены как металлические слои. В обычной светочувствительной матрице свет должен пройти через эти два слоя, прежде чем он попадёт на кремниевый полупроводник, способный его уловить и измерить. В результате в матрицу проникает намного меньше света, чем могло бы поступать при оптимальной конструкции сенсора.

В матрице, изготовленной по технологии QuantumFilm, тоже есть эти два металлических слоя, но они расположены не над, а под регистрирующим слоем, что вдвое увеличивает количество попадающего на него света. Цветной светофильтр, установлен над светочувствительным слоем, а кремниевая подложка, как и в обычной матрице, под двумя металлическими слоями.

Регистрирующий слой представляет собой плёнку из эластичного прозрачного полимера, в которой содержится массив квантовых точек – отсюда и название QuantumFilm, то есть «квантовая плёнка». Этот массив вдвое более светочувствителен, чем кремний, в результате новые матрицы демонстрируют вчетверо более высокую чувствительность к свету, чем обычные. Когда фотоны ударяют по квантовым точкам, последние точно так же поглощают энергию света, как и кремний, только с гораздо большей эффективностью.

В каждом пикселе матрицы, изготовленной по технологии QuantumFilm, содержится несколько миллионов квантовых точек размером в несколько нанометров. Точные цифры держатся в секрете, при этом настройка сенсора производится путём варьирования размеров точек. Приложение к точкам разных размеров различной энергии даёт разные цвета.

Благодаря тому, что квантовые точки чрезвычайно малы по размеру и их очень много в каждом пикселе, электроны ведут себя в новом материале иначе, чем в кремнии. Если в кремнии только фотоны с некоторой длиной волны обладают энергией, способной заставить электрон «перепрыгнуть» на другой уровень, что позволяет замерить освещённость, то в случае с «квантовой плёнкой» диапазон регистрируемых волн значительно шире.