История цифровых изображений неразрывно связана с развитием датчиков изображения, обеспечивающих технический прогресс в фотографии. Недавно три ключевые фигуры в этой области объединили усилия, чтобы представить исследование, охватывающее почти шесть десятилетий эволюции технологий цифровых сенсоров. Их работа освещает как исторические достижения, так и будущие тенденции в мире фотографии.
Три значимые фигуры в истории разработки цифровых датчиков изображения — Эрик Р. Фоссум, Нобукадзу Тераниси и Альберт J.P. Теувиссен — совместно подготовили исследование, которое анализирует почти шесть десятилетий эволюции сенсоров, подчеркивая ключевые моменты и технологии на этом пути, а также рассматривая будущее технологий камер.
Исследователи отмечают: «С момента появления фотографии у человека возникла необходимость в запечатлевании образов. Сенсоры изображения — это микроэлектронные кремниевые чипы, которые находятся в сердце каждой цифровой камеры и преобразуют свет в электрические сигналы, подходящие для передачи, хранения и обработки компьютерами».
Многие современные фотографы знакомы с CCD-датчиками (с зарядной связью). Эта ранняя технология цифровых сенсоров использовалась в первых цифровых камерах и сохранилась в потребительских моделях до возникновения зеркальных камер. Авторы обсуждают первые реализации датчиков изображения, в том числе применения через технологии катодных лучей и значимые достижения CCD в дальнейшем.
В 1969 году Уиллард С. Бойл и Джордж Е. Смит создали датчик CCD в Bell Labs, за который они получили Нобелевскую премию по физике в 2009 году. Изобретение запустило волну исследований в области твердотельных изображений. Фоссум, Тераниси и Теувиссен описывают ключевые достижения, включая кадрирующие CCD в 1971 году и технологию пинофотоэлементов в 1982 году, которая значительно улучшила технологию CCD и легла в основу CMOS, видов сенсоров, применяемых в современных цифровых камерах.
Авторы также обсуждают улучшения XXI века, такие как массовое производство заднеосвещенных изображений, дальнейшее уменьшение размера пикселей и технологии 3D-стекания. Хотя цифровые камеры сегодня удивительны, исследования новых технологий цифровой визуализации продолжаются, включая создание сенсоров, способных обнаружить отдельные фотоны и другие новшества.