داستان فيلم کوانتومي !

در زمان هاي قديم! عکاسان اوليه براي ثبت لحظات خاطره انگيز در دوربين هاي خود از فيلم عکاسي استفاده مي کردند. البته هنوز هم اين دوربين ها به طور کامل منسوخ نشده اند و طرفداران خاص خود را دارند. اما در سال هاي اخير، سنسورهاي ديجيتال از انواع CCD و CMOS جاي فيلم نگاتيو را با سيليکون عوض کردند و دوربين هاي ديجيتال متولد شدند. اين دگرگوني به سرعت باعث گسترش هنر عکاسي در ميان اقشار مختلف مردم شد که علت آن يکي راحتي کار با اين دوربين ها و دسترسي سريع به نتيجه بود و ديگر، امکان توليد دوربين هاي ديجيتال کوچک که به آن ها کامپکت مي گوييم. اما هنوز هم کارايي فيلم از لحاظ بازدهي و حساسيت به نور از سنسورهاي ديجيتال بهتر است، البته سنسورها نيز مزاياي خاص خود را دارند و به سرعت در حال پيشرفت و تکامل هستند، به طوري که در حال حاضر به سختي مي توان به اين پرسش فلسفي يک پاسخ قطعي داد که فيلم بهتر است يا سنسور؟

ما اغلب عادت داريم دو چيز را با هم مقايسه و از ميان آن ها يکي را انتخاب کنيم، اما هميشه خلاقيت در نقطه اي بين اين دو ظهور مي کند، جايي که تعادل برقرار باشد. چرا بايد بين فيلم يا سنسور يکي را انتخاب کنيم؟ چرا ترکيبي از هر دو را انتخاب نکنيم؟!

فيلم کوانتومي (Quantum Film) که توسط شرکت InVisage و در نتيجه سال ها تحقيق زير نظر دانشمندان بر جسته توليد شده از فناوري به نام نيمه رساناي نقاط کوانتومي‏‎‏ (Dots Semiconductors‏ Quantum) با قابليت ويژه جذب نور استفاده مي کنند. در اين فناوري نقاطي از جنس کريستال هاي بسيار کوچک در ابعاد نانو روي سطح يک فيلم پليمري عکاسي را پوشانده اند و در عمل به جاي ديودهاي نوري موجود د رسنسورهاي متعارف به کار مي روند. براي يادآوري بايد بگويم، ديودهاي نوري در حقيقت همان پيکسل هاي موجود روي سنسور هستند که وظيفه جمع آوري نور تابيده شده روي سنسور را دارند. حساسيت اين نقاط کوانتومي به نور چهار برابر ديودهاي نوري است. در حقيقت، در سنسورهاي معمول به دليل محدوديت هاي سخت افزاري تنها حدود 25 درصد نور تابيده شده روي سنسور توسط ديودها دريافت مي شود، اما اين فيلم هاي کوانتومي 90 تا 95 درصد ميزان نور را جمع آوري مي کنند و اين يعني چهار برابر بازدهي بيشتر. همچنين اين سنسور دامنه پويايي (Dynamic Range) دو برابر سنسورهاي معمول دارد، چيزي که از ابتدا هم مزيت فيلم بر سنسور ديجيتال بود. اين سنسورها از نوع CMOS هستند و تفاوت چنداني در ساختمان و نحوه کار آن ها با سنسورهاي متداول وجود ندارد، فقط با جايگزيني فيلم به جاي سيليکون کارايي آن افزايش و هزينه توليد آن کاهش مي يابد. همان طور که در تصوير 3 مشخص است، در سنسورهاي متداول نور پس از گذر از ميکرولنز و فيلتر رنگي در حين عبور از ميان مدارها و پايه هاي اتصال دهنده نيمي از فوتون هاي خود را از دست مي دهد و فقط پنجاه درصد ميزان نور به لايه سيليکون يا همان ديودهاي نوري که وظيفه جمع آوري نور را دارد، مي رسد (ماده اصلي تشکيل دهنده نيمه رساناها سيليکون است)، به اين ميزان ضريب انباشت (Fill Factor) مي گويند. اين شکل در حقيقت، ساختمان نوع متداول سنسورها به نام FSI‏ (Front Side IIIuminated) است که مدارها جلوي لايه سيليکون قرار دارد. اما در فناوري جديد سنسورها که Back Side IIIuminated) BSI‎)نام دارد، مدارها به پشت لايه سيليکون منتقل شده اند تا اتلاف ميزان نور به حداقل برسد. اما همچنان سيليکون ماده مناسب براي جمع آوري نور نيست و پنجاه درصد از ميزان نوري که موفق به عبور از لايه مدارها شده نيز در اين لايه از بين مي رود تا فقط 25 درصد ميزان نور جمع آوري شود، به اين ميزان نيز راندمان کوانتوم (Quantum Efficiency) مي گويند. اما در سنسورهاي مبتني بر فيلم کوانتومي دو تغيير عمده صورت گرفته، يکي انتقال لايه جمع کننده نور به بالاي لايه مدارها و ديگري تغيير جنس ماده جمع کنند نور. اين همان 4=2×2 برابر افزايش کارايي است که پيش از اين اشاره شد. در اين سنسورها تصوير روي فيلم نقش مي بندد و لايه سيليکون زيرين تنها وظيفه خواندن داده ها و تبديل آن ها به سيگنال هاي ديجيتال را بر عهده دارد.
روي کاغذ که همه چيز خوب به نظر مي رسد، اما بايد منتظر بود و در عمل نتيجه کار را ديد. اولين محصولات توليد شده با اين سنسور، اواخر سال جاري ميلادي در دوربين تلفن هاي همراه ظهور خواهد کرد و به تدريج در ساير صنايع مرتبط با تصوير گري ديجيتال از قبيل دوربين هاي عکاسي، پزشکي، تسليحات نظامي و امنيتي و حتي اتومبيل ها نيز به کار گرفته خواهد شد.
منبع: مجله عصر شبکه، شماره ي 108