デジタル画像センサーのサイズを制限するものは何ですか？

センサーのサイズに関する情報をここで読みました

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor_format

これによると、35mm ff-CMOSはデジタルカメラで使用される最大の寸法を持つセンサーです。そのサイズが原因で、それはより小さなセンサーに多くの利点があります。

これらの利点を強制するために利用できるより大きなセンサーがないのはなぜですか？1,5 FF例えば？

あなたはいくつかの非常に大きなCCDを作ることができます。米国の海軍天文台用に作成された、4 "×4"、10,560ピクセル×10,560ピクセルのCCD の古いプレスリリーストーク。これは、1つのセンサーで111メガピクセルです。それはちょっと小さいことではありません。

^{（上記プレスリリースより）}

センサーの最初の制限は、それがシリコンの単一のウェーハでなければならないことであり、それは固定価格です。次のような3エッジCCD（残りのエッジはデータを読み取ることができる場所）で設計されたCCDを作成できます。

^{（http://loel.ucolick.org/manual/deimos_ccd/science/overview/EL3160.htmlから）}

これらはしばしば望遠鏡で使用され、より小さな価格の増加のみでより大きな画像領域を取得します。各CCDを個別にキャリブレーションする必要があるという問題があることに注意してください（2つのイメージセンサーがまったく同じ応答を示すことはありません）。これは、科学的用途（そのようなCCDアレイのキャリブレーション情報）にとって重要な懸念事項です。

モザイクCCD​​は非常に大幅に拡大できます。PanSTARRSには、600 x 600ピクセルCCDの大規模なアレイで構成される1.4ギガピクセルのセンサーアレイがあります。

上記は、CCDの8×8アレイです-それぞれ非常に小さいです。これは、これらのセグメントの8 x 8のより大きなアレイの一部であり、全体として64 x 64のセンサーアレイを提供します。これは、コスト削減、速度（1つの大きなCCDを読み取るよりも、4つの600×600ピクセルCCDを同時に読み取る方が速い）、飽和したピクセルの分離、および欠陥の場合のより簡単な交換のために行われました。

LSSTは 3.2ギガピクセルのその目標を達成するために、より従来の3つのエッジのCCDを使用しています。各セグメントには、500×200ピクセルセンサーの8×2アレイがあります。PanSTARRについて述べたのと同じ要素がすべてここにもあります。32億ピクセルを読み取るのに2秒かかると予想されます（実際には非常に高速です）。CCDの数が少ないほど、大きいほど、速度は遅くなりますが、速くはなりません。

したがって、複数のセンサーを集約して使用することは可能ですが、それらは依然として大きな単一のセンサーではなく、比較的小さな個々のセンサーで構成されています（USNOの4x4 "センサーで行われたように）。CCDははるかに小さい場合があります。ポイントアンドシュートカメラで使用されるものよりも。

4×4 "センサーの最初の画像を振り返り、そこにある通常のセンサーのサイズを検討します。

これには、考慮すべき追加情報があります。ウェーハに何枚置くことができるか（これ以上は当てはまりません）と廃棄物の最大歩留まりがあります。その4 "×4"センサーを作るために、彼らは非常に必要でした高品質のシリコンウェーハ。通常のフルフレームでは、ウエハーにセンサーをいくつ置いても、クリスタルの欠陥はありません。8インチシリコンウェーハ（上部のウェーハと同じサイズ-直径の半分が「端」にあることに注意してください）では、ウェーハ全体に傷が散在しています。ウェーハ上のセンサーが少ないほど、その可能性が高くなりますはセンサーの欠陥となり、使用できなくなります（フルフレームセンサーウェーハでの36％の廃棄対13.2mm×8.8mmセンサーでの12.6％の廃棄）。これは多くの場合、チップを大きくするのではなく、密度（およびその密度の研究には、CPUの高速化などの他のアプリケーションがあります）。

60mm×60mmフレーム用のセンサーを使用すると、ウエハーに約8個のセンサーしか取り付けられず、無駄が増えます。規模の経済が働いているのがわかります。

フルフレームウエハーの15個または16個の作動センサーは、213個ほどの小さいセンサーと同じコストで製造できます。次の画像は、さまざまなサイズのダイのウェーハ上の同じ場所にある欠陥の問題を示しています。

^{（http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wafer_die%27s_yield_model_(10-20-40mm)_-_Version_2_-_EN.pngから）}

「一気に画像」から離れることをいとわない場合は、画像全体を移動するセンサーの単一の配列（まあ、3つ-各色に1つ）を取得できます。これらは、大判カメラのスキャンバックとしてよく見られます。そこでは、センサーのサイズではなく、機器の精度が問題になります（メモリ、データストレージ、高速I / Oが重要になります）。Seitz 6x17デジタルなどの統合ユニットとしてこれを備えたカメラがいくつかあります。

参考文献：

• デジタル写真センサーの経済学

写真用に市販されている最大のCMOSセンサーは「中判」で、サイズは約44mm x 33mmです。CCDは54mm x 40mmまでのやや大きいサイズで存在します。科学的応用のためのより大きなセンサーが生産されたかもしれません。

センサーは、UV光を使用してシリコンの大きなウェーハにマスクを投影することによって製造されます。その後、ウェーハは個々のセンサーに切断されます。この方法で作成できるセンサーの絶対サイズ制限は、プロジェクターによって作成されるイメージサークルのサイズによって決まります（電力使用量や熱放散など、非常に大きなセンサーには、ハードを提示する他の懸念事項がある場合があります）。サイズの制限）。

センサーサイズの実際の制限は、歩留まり、つまり欠陥のために製造中に廃棄する必要があるセンサーの数によって決定されるため、はるかに早く到達します。単一のウェーハ上に多数の小さなセンサーを作成すると、単一の欠陥により1つのセンサーが破棄されますが、より多くのものが実行可能です。1つのセンサーがウェーハ全体を占める場合、単一の欠陥はセンサーが生成されないことを意味します。したがって、歩留まりはセンサーサイズの2乗に伴って減少します。これにより、大きなセンサーは不経済になります。

スケールメリットも適用されます。36mmx 24mmの「フルフレーム」センサーは、中判センサーと同じ量で生産される場合、より高価になります。

さらに大きなセンサーもあります。そのページの右上隅にある画像をよく見ると、最大のセンサーが「Medium Format Kodak KAF」センサーであることがわかります。

わかりました。実際に画像の背景が白いのに、画像の背景が灰色であることが簡単にわかるため、これを理解するのは簡単ではありません。

より良い、それを参照してくださいここに。

そのセンサーのほかに、FFよりも大きい別のセンサーがあります。同じページでセンサーのフォーマットとサイズの表までスクロールし、[クロップファクター]列をクリックしてテーブルを並べ替え、クロップファクターが1未満のフォーマットを確認します。フィルムフォーマットを取得すると、次のようになります。この順序で次のセンサー：

• フェーズ1 P 65 +、IQ160、IQ180
• リーフAFi 10
• 中判（ハッセルブラッドH5D-60）
• コダックKAF 39000 CCD
• ペンタックス645D
• ライカS

ただし、注意してください。そのようなセンサーには、大きくて重いカメラやレンズなどの欠点もあります。そのようなセンサー（大きなイメージサークル）のレンズを構築するのははるかに困難です。

実用的なものを製造可能なものより下に制限する可能性のあるいくつかの他のこと：

1. （結果のシステムの）重量。非常に大きなセンサーには、非常に大きなイメージサークル、つまり大きなレンズと大きなカメラが必要です。
2. 消費電力。大きなセンサーは小さなセンサーよりも多くの電力を必要とするため、バッテリーの寿命が短くなります（より大きなバッテリーを収納するためにカメラのサイズと重量を再び増加させない限り）。
3. 速度。同じセンサー要素密度で小さいセンサーを読み取るよりも、大きいセンサーを読み取る場合は時間がかかります。したがって、「シャッタースピード」が低下します。
4. コスト（ほのめかされていますが、いくつかのレベルで影響します）。もちろん、大きなセンサーは小さなセンサーよりもコストがかかります。それは、より多くの原材料を必要とするだけでなく、廃棄される製品の量も増えるため、そのコストは、販売されたより少ない数から再キャップする必要があるためです。