Почему нет охлаждающих ПЗС-датчиков для снижения шума?

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!

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.

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.

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.

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.