什么限制了数字成像传感器的尺寸？

我在这里阅读了一些有关传感器尺寸的信息

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

据此，35mm ff-CMOS是数码相机中使用的最大尺寸的传感器。由于尺寸小，它对较小的传感器具有很多优点。

为什么没有更大的传感器可以发挥这些优势？1,5 FF例如？

您可以制作一些非常大的CCD。较旧的新闻稿谈到为美国海军天文台制作的CCD是4“×4”和10,560像素×10,560像素。一个传感器上有111兆像素。那不小。

^{（摘自上述新闻稿）}

传感器的第一个限制是它必须是单个硅晶片，并且这是固定价格。您可以创建使用三边缘CCD设计的CCD（其余边缘是您可以读取数据的位置），例如：

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

这些通常用在望远镜中以得到更大的成像面积，而价格涨幅较小。请注意，存在一个问题，每个CCD需要与其他CCD分开进行校准（没有两个图像传感器具有完全相同的响应）–这是科学用途的重大关注（一个此类CCD阵列的校准信息）。

马赛克CCD可以显着放大。PanSTARRS具有一个1.4吉像素的传感器阵列，该阵列由600×600像素CCD的大型阵列组成：

上面是一个8×8的CCD阵列-每个阵列都很小。然后，这是这些段中8×8的较大阵列的一部分，给出了传感器的整体64×64阵列。这样做是因为节省了成本，提高了速度（同时读取4000块600×600像素CCD比读取一个更大的CCD更快），隔离了饱和像素，并且在出现缺陷时更容易更换。

该LSST使用更传统的三个边缘的CCD，达到3.2亿像素的目标。每个段都有一个500×200像素传感器的8×2阵列。PanSTARR提到的所有相同因素也都在这里。预计需要2秒钟才能读出32亿像素（实际上相当快）。使用更少，更大的CCD意味着它会更慢-不会更快。

因此，尽管有可能合计使用多个传感器，但它们仍然由相当小的单个传感器组成，而不是由较大的单个传感器组成（就像USNO的4×4“传感器那样）。在某些情况下，CCD要小得多。甚至不及傻瓜相机。

回顾第一张4×4“传感器的图像，然后考虑那里的常规传感器的尺寸：

这里有一些其他信息可供考虑。最大的产量就是可以在晶圆上放多少（您不能再放更多）和浪费。为了制造4“×4”传感器，他们需要一个非常高质量的硅晶片。在常规的全帧模式下，无论您在晶圆上放置多少传感器，晶体中的缺陷都不会存在。对于8英寸硅晶圆（与顶部晶圆尺寸相同-注意，直径的一半位于“边缘”处），整个晶圆上散布着缺陷。晶圆上的传感器越少，出现晶圆的机会就越高。这将是传感器中的一个缺陷，使其无法使用（全帧传感器晶圆上浪费了36％，而13.2mm×8.8mm传感器上浪费了12.6％），这是经常进行更多研究的原因之一，而不是增大芯片的密度（密度研究还有其他应用，例如使CPU速度更快）。

对于用于60mm×60mm框架的传感器，您只能在晶片上安装约8个传感器，浪费会增加。您可以在那里看到规模经济。

考虑到全帧晶圆中的15个或16个工作传感器的制造成本与213个左右的较小传感器的制造成本相同...并相应定价。下图显示了各种尺寸的裸片在晶圆上相同位置存在缺陷的问题。

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

如果您愿意一步一步走出一幅图像，则可以得到一个在整个图像上移动的传感器阵列（很好，三个-每个颜色一个）。通常将它们作为大幅面相机的扫描背板。那里的问题是设备的精度，而不是传感器的大小（内存，数据存储，快速的I / O变得很重要）。有些相机将其作为集成单元，例如Seitz 6x17数码相机。

进一步阅读：

• 数码光电传感器的经济学

商业上可用于摄影的最大CMOS传感器是“中等格式”，尺寸约为44mm x 33mm。CCD的尺寸稍大一些，最大为54mm x 40mm。可能已经生产出了更大的用于科学应用的传感器。

传感器是通过使用紫外线将掩模投射到大型硅晶片上而制成的。然后将晶片切成单独的传感器。可以通过此方法产生的传感器的绝对大小限制由投影仪产生的像圈的大小确定（尽管对于非常大的传感器可能还有其他顾虑，例如功耗和散热，这会带来很大的困难）。大小限制）。

传感器尺寸的实际极限要早得多，这是由成品率决定的，即在制造过程中由于缺陷必须丢弃多少个传感器。当在单个晶片上制造多个小传感器时，单个缺陷将导致一个传感器被丢弃，而更多的传感器将成为可行，如果一个传感器占用了整个晶片，则单个缺陷将意味着不生产任何传感器。因此，产量随传感器尺寸的平方降低，这使得较大的传感器不经济。

规模经济也适用，如果与中画幅传感器的批量生产相同，则36mm x 24mm的“全画幅”传感器将更加昂贵。

甚至还有更大的传感器。如果您仔细查看该页面右上角的图像，您会发现最大的传感器是“ Medium Format Kodak KAF”传感器。

好的，我知道要弄清楚这一点并不容易，因为人们可以轻易地认为该图像的背景为灰色，而实际上该图像具有白色背景。

在这里看得更好。

除了该传感器外，还有另一个传感器大于FF。在同一页面上，滚动到“ 传感器格式和尺寸表”，单击“作物因子”列以对表进行排序，然后查看作物因子小于1的格式。取出胶片格式，最终得到以下传感器按此顺序：

• 第一阶段P 65 +，IQ160，IQ180
• Leaf AFi 10
• 中画幅（Hasselblad H5D-60）
• 柯达KAF 39000 CCD
• 宾得645D
• 徕卡S

但要注意：此类传感器也有缺点：笨重的相机和镜头。为这样的传感器（更大的像圈）制造镜头要困难得多，当然……价格也要高得多。

可能将实用性限制在可以制造的东西以下的其他一些事情：

1. （结果系统的）权重。一个非常大的传感器需要一个很大的图像圈，这意味着需要大镜头和一个大型相机。
2. 能量消耗。大型传感器比小型传感器需要更多的功率，因此会减少电池寿命（除非您再次增加相机的尺寸和重量以容纳更大的电池）。
3. 速度。读出较大的传感器比读出具有相同传感器元件密度的较小传感器要花费更长的时间。因此，您的“快门速度”会下降。
4. 成本（提示，但在多个级别起作用）。当然，较大的传感器要比较小的传感器贵，这不仅是因为它需要更多的原材料，而且废弃产品的数量还会增加，而所有这些传感器的成本都必须从售出的少量传感器中扣除。