Как Nikon проектирует датчики для своих камер

На протяжении нескольких лет Sonу сохраняет статус одного из ведущих производителей датчиков изображений, изготавливая их не только для себя, но даже для таких гигантов индустрии как Nikon. И последняя разборка камеры D850 наглядно это подтверждает. Но даже если некоторые из датчиков Nikon производятся на заводах Sony, Nikon тратит значительные ресурсы на их разработку и проектирование.

Дэйв Этчеллс из издания Imaging Resource недавно получил редкий случай посетить отдел разработок Nikon. Он написал большой отчёт, где подробно рассказал о работе отдела и о том, как происходит процесс проектирования датчиков.

«Я уже долгое время знаю, что Nikon разрабатывает свои собственные датчики, уделяя повышенное внимание каждой детали. Я полагаю, что в фото-комьюнити об этом мало, что известно; большинство людей просто считают, что «проектирование» в деле Nikon сводится к выбору оптимальной конфигурации из спецификаций стороннего производителя, где одни функции выбираются из столбца «А», а другие из столбца «В», как в меню китайского ресторана» - пишет Этчеллс. «В действительности у них есть целый штат инженеров, которые разрабатывают самые современные датчики, наподобие тех, что установлены в D5 и D850, создавая схемы для оптимальной работы с объективами NIKKOR и процессором обработки изображения EXPEED».

В своём отчёте Этчеллс отмечает, что проектирование схемы любого датчика, прежде всего, начинается с решения,  для какого класса камеры он будет предназначен и, на каком рынке будет продаваться сама камера, а также поиск компромиссов между ценой и качеством. В процессе разработки инженеры Nikon пытаются создать наилучший вариант расположения элементов на CMOS-датчике, который позволит получить оптимальное сочетание таких параметров, как эффективность  сбора света, уровень шума, скорость считывания, энергопотребление и т.д.  

При этом все инженеры разбиты на команды, каждая из которых проектирует датчик для конкретной камеры. Раз в неделю каждая команда собирается на общей встрече, где обсуждается текущий прогресс и ставятся задачи на следующую неделю. Разработка датчика является долгим процессом и может составлять до нескольких лет для особо продвинутых камер, таких как D850.

В отчёте также рассказывается о том,  что все датчики проходят тщательное тестирование, которое является важной частью разработки.  Особое внимание уделяется тому, как датчик будет работать совместно с камерой и объективом. Все испытания проводятся с использованием разных установок или устройств, которые позволяют оценить те или иные параметры. Таких тестов проводится большое количество, но Этчелсу показали только некоторые из них, так как остальные являются слишком секретными,  и компания отказалась демонстрировать их даже под договор о неразглашении.

Ниже представлена та часть испытаний, которая была показана с разрешением для публикации: 

Это установка, которую Nikon использует для оценки внутренних отражений и оптических перекрестных помех, которые могут приводить к вспышкам или «призрачным» изображениям в присутствии чрезвычайно ярких источников света. Тест пытается захватить все возможные углы и положения источника света относительно камеры, поэтому для каждого теста требуется много снимков.

Эта установка оценивает, как комбинация низкочастотного/инфракрасного фильтра камеры и микролинз датчика реагирует на свет, идущий под разными углами. Высокоинтенсивный осветитель и крошечная диафрагма создают точечный источник света перед камерой. Затем компьютер поворачивает камеру, моделируя полный диапазон возможных углов и одновременно собирая полученные данные.

Это устройство используется для проверки RGB-отклика датчика. Узкополосные светодиодные источники света за толстым диффузором позволяют оператору точно отрегулировать количество излучения каждого цвета, оценить эффективность фильтров в цветовой матрице датчика и ответную реакцию для комбинациий датчик/микролинзы/ цветной фильтр/низкочастотный и инфракрасный фильтр при различном освещении.

Три предыдущих теста прежде всего касались оптических свойств датчика, но кроме них датчик также подвергается проверке всех электронных компонентов. Для этого используются специальные «тестовые платы» позволяющие оценить проводимость сигнала.

Отчёт Этчеллса окончательно закрывает бесконечный спор по поводу датчиков в камерах Nikon, показывая, что каждый из них детально разрабатывается и тщательно тестируется в стенах компании. И даже если производством этих датчиков, действительно, занимается Sony, то производит она их в строгом соотвествии со спецификациями Nikon.

Более подробно об отделе разработок датчиков Nikon можно узнать, прочитав полный отчёт Дэйва Этчеллса