Почему нет охлаждающих ПЗС-датчиков для снижения шума?

15

Сенсорное охлаждение является распространенной технологией для уменьшения шума. Почему это не доступно на высококачественных D-SLR?

(см. http://www.andor.com/scientific_cameras/ikon-m_cooled_ccd/ для крайнего примера)

Я не говорю, что D-SLR должны охлаждаться жидким азотом. Просто какая-то система охлаждения!

sensor noise-reduction iso-noise

— Скиппи Фастол
источник

1

Это было сделано, но я думаю, что это продемонстрирует некоторые недостатки: youtube.com/watch?v=W4QYPIlMnVQ astro-fotografie.blogspot.com/2009/04/… astro-fotografie.blogspot.com/2010/05/ …

— ESultanik

1

Астрофотографы делают это сейчас. Он не должен быть таким большим, как они. Я хочу попробовать это когда-нибудь. Большинство людей, которые ответили, упустили вашу точку зрения. Очень маленький Пельтье на задней части датчика. В идеале он должен быть в камере с сухим воздухом, чтобы избежать запотевания.

— Рассел МакМахон

1

@RussellMcMahon - Утверждение, что вы не можете сделать это по энергетическим соображениям, остается в силе, даже если вы масштабируете технологию как можно меньше. В принципе невозможно что-то идеально изолировать. Таким образом, вам придется постоянно расходовать несколько ватт энергии, чтобы поддерживать CCD / CMOS любого приличного размера в прохладном состоянии. Есть причина, по которой астрофотографы бродят по гигантским батареям размером с автомобильную батарею, чтобы запустить свои охлажденные камеры. Вам нужна емкость.

— Фальшивое имя

@FakeName - энергетические причины были в моем списке ошибочных ответов. 1-я ссылка имела «плату за шум» в течение получаса. Это не незначительное улучшение, и в некоторых случаях будет полезно много снимков. Тогда ...

— Рассел МакМахон

1

@RussellMcMahon - уменьшение шума от охлаждения датчика в значительной степени пропорционально продолжительности воздействия, поскольку охлаждение датчика в основном служит для уменьшения темнового тока. Таким образом, это действительно бессмысленно, если вы не делаете длинных экспозиций. Кроме того, есть много продуктов на рынке , которые действительно используют малейший кулер они могут сойти с рук, и даже так, что они все еще используют много энергии . Смотрите мой ответ для более.

— Фальшивое имя

22

Стоимость. Каждый рост цен приводит к снижению продаж.

Размер. Охлаждение должно где-то подходить, эти ручки уже полны батарей ...

Вес. Есть причина, по которой популярны P & S, а не тащить за собой кирпич - одна из них =)

Срок службы батареи. Охлаждение требует энергии, потерянная энергия означает меньшее количество снимков в каждом батарейном блоке.

Незначительное улучшение: выигрывают только выстрелы, толкающие конверт.

Конденсация: искусственно пониженная температура + влажный воздух = вода. Вода + электроника = кирпич.

Теплоотвод: все это тепло должно куда-то уходить, в этом случае, вероятно, ваша рука.

Сложность: еще одна вещь, чтобы пойти не так в поле.

— Патрик Хьюз
источник

Я только что видел один в куче оборудования на работе и был как WTF. Я никогда не видел камеру с жидкостным охлаждением. Один старик сказал мне, что они заплатили около 50 тысяч долларов за новую вещь с насосом в 1990-х годах. Это немного странно, у него только одна линия для охлаждающей жидкости с этилгликолем. Я думал о том, чтобы взять его, но насос был слишком большим, чтобы его можно было легко переносить.

— j0h

8

Все сводится к власти и отсутствию рыночного спроса.

Там является специализированной охлажденным-сенсор камеры вне там. Они обычно просто используются для астрофотографии.

Кулер, который используется почти во всех охлаждаемых камерах, - это то, что называется термоэлектрическим кулером , обычно называемым «кулером Пельтье» или «кулером Зеебека».

Как правило, вам понадобится довольно толстый Пельтье, чтобы датчик охлаждения остыл. Например, Orion StarShoot G3 потребляет 12 В при 1 А, чтобы сохранить 1/3 "датчик изображения охлажденным до -10 ° С. Это 12 Вт!

Чтобы рассчитать требуемый размер батареи, вы умножаете текущее время на вытягивание. Таким образом, вам понадобится батарея на 1 Ач, 12 В для работы охлажденного датчика в течение всего одного часа . Для сравнения, обычная батарея Canon LP-E6 (используемая в Canon 5D2) составляет всего 7,2 В при 1,8 Ач. Даже если не учитывать разницу напряжения, это будет меньше, чем два часа работы при включенной камере, для гораздо меньшего датчика .

Кроме того, охлаждение датчика вряд ли поможет уменьшить шум ISO! Охлаждение датчика CCD / CMOS значительно снижает темновой ток . Тем не менее, эффекты темнового тока являются функцией времени экспозиции, так что это действительно помогает только при длительной экспозиции. Шум воздействия высокого ISO является такой же или большей функцией функции считывания шума датчика ПЗС / КМОП, чем темнового шума датчика.
Охлаждение датчика не влияет на шум индикации , поэтому высокий уровень ISO будет шумным даже при охлаждении датчика.

По сути, нет причин беспокоиться о охлаждении датчика изображения, кроме длительной выдержки. Он предлагает очень мало преимуществ и требует значительной дополнительной сложности системы и значительно увеличенного энергопотребления. Охлаждаемая система должна работать непрерывно в течение времени, в течение которого предполагается фотографировать, поскольку системе охлаждения, вероятно, потребуется много минут (10-30), чтобы охладить датчик и стабилизировать температуру.

Кроме того, термоэлектрические холодильники крайне неэффективны и рассеивают всю передаваемую тепловую энергию в виде тепла. Таким образом, Пельтье 5 Вт будет рассеивать 5 Вт + вся энергия, извлекаемая из датчика изображения. Это почти наверняка потребует активного охлаждения , поскольку эффективность охлаждения напрямую связана с тем, насколько прохладной является «горячая» сторона Пельтье.

На самом деле обычные охлаждающие датчики изображения используют жидкостное охлаждение , и они могут рассеивать многие десятки или сотни ватт тепла.

— Поддельное имя
источник

FN - Мое продолженное и все еще несогласие с тем, что вы говорите, относится к уровням мощности, а не к другим аспектам, связанным с фотографией. То, что в настоящее время люди действительно плохо работают, не означает, что так должно быть. Кулеры Пельтье - изумительные инструменты, но, как вы заметили, ужасно неэффективны. Вы вряд ли увидите кого-либо, производящего кулеры цикла Стерлинга для 35-миллиметровых датчиков внутреннего рынка, но они значительно превзойдут эффективность Пельтье, и на самом деле они «довольно просты» и могут быть довольно дешевыми, если, например, Sony решила их использовать. Время остыть ...

— Рассел МакМэхон

FN ... Когда, например, холодный палец Стирлинга прикреплен к датчику, время охлаждения до уровня жидкого азота может составлять несколько секунд. В некоторых артиллерийских снарядах с гидромассажем установлены кирокулеры с насадкой Джоуля Томсона, используемые для охлаждения ИК-датчиков, которые направляют снаряды к своим целям (!). Цикл охлаждения запускается ударным воздействием, датчик охлаждается до температуры LN, когда оболочка поднимается, и к тому времени, когда она достигает своей баллистической дуги, ИК-искатель готов к работе. То, что они прилагают все усилия для использования в реальном времени, связанного с движением, дает существенные преимущества при использовании инфракрасного излучения с короткой выдержкой.

— Рассел МакМахон

@RussellMcMahon, который уникален для (далеко) IR. Теплые объекты излучают ИК-излучение, включая сам ИК-датчик. Итак, вы хотите, чтобы датчик был максимально холодным.

— Дероберт

5

Скорее всего, потому что это будет громоздким, и иметь очень высокое потребление энергии.

Большая часть охлаждения для электроники предназначена для того, чтобы приблизить ее к комнатной температуре, но для датчика камеры это мало что даст, поскольку он в основном используется за доли секунды, поэтому он не сильно нагревается. Вам понадобится охлаждающий элемент, чтобы понизить температуру, так что это, по сути, мини-холодильник или мини-кондиционер.

Это потребует элемента на внешней стороне камеры для удаления тепла, что, конечно, было бы очень неудобно. Батареи, необходимые для всего этого, еще больше увеличат размер.

Итак, вы получаете огромную тяжелую камеру с горячей поверхностью и долгим временем запуска. Слишком непрактично, чтобы компенсировать снижение шума.

— Guffa
источник

Камеры Hasselblad огромны. А в условиях низкой освещенности у вас есть все необходимое время. (звезды, животные в лесу при лунном свете)

— Скиппи Фастол

@SkippyFastol: Да, вы бы смирились с камерой только тогда, когда она используется для таких вещей, как ночная фотосъемка, а людей, которые купили бы дополнительную камеру только для этого, слишком мало, чтобы получить ее по цене, по которой кто-нибудь ее купит.

— Гуффа

1

@Guffa - Есть много производителей, которые делают охлажденные камеры. Они просто не предназначены для потребителей . Они обычно нацелены на научную визуализацию и астрофотографию. Они также много тысяч долларов на многие десятки тысяч долларов. Гугл "охладил ccd" чтобы посмотреть. Я считаю 6 разных производителей на первой странице результатов.

— Фальшивое имя

1

@FakeName: Да, но вопрос был в том, почему они не используются в D-SLR .

— Guffa

@ Гуффа - Хороший вопрос. Я предполагаю, что я обобщил вопрос: «Почему там нет камер с охлаждаемым датчиком для рук? Вы правы.

— Фальшивое имя

2

Я делаю цифровые камеры с 1994 года, постоянно. В настоящее время у нас есть линейка камер безопасности. До недавнего времени не было особой причины для добавления кулера в камеру безопасности среднего диапазона. У них есть датчики за 10 $ в них. Слабое освещение не является разумным ожиданием при более высоких разрешениях.

Но в последнее время тенденция новых камер идет двумя путями из-за потери давления со стороны Китая. Чтобы превзойти недорогие камеры, каждый хочет получить плавную 4K при 30 кадрах в секунду или супер слабую освещенность при 1080p.

Я работаю на супер слабом освещении, используя новый 2/3 дюймовый датчик от Fairchild. Это неслыханный размер камеры слежения.

Это удивительно Я испытываю желание поставить кулер на него, потому что он лучше всего оценен в 68F. При такой температуре вы можете делать полноцветные фотографии на темной парковке и иметь возможность четко читать номерные знаки без ИК-подсветки.

Но при нормальных температурах в Калифорнии и внутри этого герметичного корпуса камеры 4 Вт датчик будет работать при 140F, и поэтому сотни пикселей будут горячими, как только экспозиция превысит 1/160 секунды.

Пельтье очень заманчиво. Проблема в том, что они крайне неэффективны. Добавление одного увеличит мощность камеры до 10, что делает ее плохой дооснащенной камерой. Для модернизации необходимо использовать существующую мощность, которая обычно не превышает 5 Вт на камеру.

Результат: программный горячий ремонт пикселей вместо того, что нужно, кулер.

— Дэниел Лоутон
источник

Стоит ли строить теплоотвод с уплотнением?

— Эури Пинхоллоу