Hur Nikon konstruerar sensorer till sina kameror

Under flera år har Sony bibehållit sin status som en av världens ledande tillverkare av bildsensorer, inte bara för sig själv utan även för jättar som Nikon. Och den senaste

Att plocka isär D850

visar detta tydligt. Men även om en del av Nikons sensorer tillverkas i Sonys fabriker, lägger Nikon ner stora resurser på att utveckla och konstruera dem.

Dave Etchells från Imaging Resource fick nyligen det sällsynta tillfället att besöka Nikons utvecklingsavdelning. Han skrev en stor rapport som beskriver avdelningens arbete och hur processen för sensorkonstruktion fungerar.

”Jag har länge vetat att Nikon utvecklar sina egna sensorer och är noga med varje detalj. ”Jag antar att det inte är så mycket känt om detta i fotograferna; de flesta tror bara att ”teknik” i Nikon-fallet handlar om att välja den bästa konfigurationen från tredjepartsspecifikationer, där vissa funktioner väljs från kolumn ’A’ och andra från kolumn ’B’, som en kinesisk restaurangmeny”, skriver Etchells. ”Faktum är att de har en hel stab av ingenjörer som utformar toppmoderna sensorer som de i D5 och D850 och skapar kretsar som fungerar optimalt med NIKKOR-objektiv och EXPEED-bildprocessorn.”.

I sin rapport konstaterar Etchells att utformningen av en sensorkrets börjar med att man bestämmer vilken kameraklass den ska utformas för och vilken marknad kameran ska säljas på, samt att man måste hitta kompromisser mellan pris och kvalitet. Nikons ingenjörer strävar efter att utveckla den bästa layouten av element på en CMOS-sensor för att uppnå den optimala kombinationen av ljusinsamlingseffektivitet, ljudnivå, utläsningshastighet, energiförbrukning osv.d.

Alla ingenjörer delas in i grupper som var och en utformar en sensor för en specifik kamera. En gång i veckan träffas varje grupp för ett möte i kommunhuset för att diskutera aktuella framsteg och fastställa mål för nästa vecka. Sensorutveckling är en lång process och kan ta upp till flera år för mycket avancerade kameror som D850.

Rapporten berättar också att alla sensorer genomgår rigorösa tester, vilket är en viktig del av utvecklingen. Särskild uppmärksamhet ägnas åt hur sensorn kommer att fungera i kombination med kameran och objektivet. Alla provningar utförs med hjälp av olika uppställningar eller anordningar för att utvärdera särskilda parametrar. Det finns många sådana tester, men Etchells har bara visat några av dem, eftersom resten är för hemliga och företaget har vägrat att visa dem, även enligt ett sekretessavtal.

Nedan följer den del av testerna som har visats med tillstånd för publicering:

Detta är den inställning som Nikon använder för att utvärdera interna reflektioner och optisk överhörning som kan orsaka blinkningar eller ”spökbilder” i närvaro av extremt ljusstarka ljuskällor. Testet försöker fånga alla möjliga vinklar och positioner av ljuskällan i förhållande till kameran, så det krävs många bilder för varje test.

Den här enheten utvärderar hur kombinationen av kamerans lågpass/infraröda filter och sensorns mikrolinser reagerar på ljus som kommer från olika vinklar. Högintensiv belysare och liten bländare skapar en punktljuskälla framför kameran. Datorn roterar sedan kameran och simulerar alla möjliga vinklar samtidigt som data samlas in.

Den här enheten används för att kontrollera sensorns RGB-svar. Smalbandiga LED-ljuskällor bakom en tjock diffusor gör det möjligt för operatören att exakt justera mängden ljus som sänds ut för varje färg, bedöma effektiviteten hos filtren i färgsensormatrisen och utvärdera responsen för kombinationer av sensor/mikrolens/färgfilter/lågpass- och infrarött filter i olika ljusförhållanden.

De tre föregående testerna gällde i första hand sensorns optiska egenskaper, men utöver dessa testas även alla elektroniska komponenter. För att göra detta används särskilda ”testkort” för att utvärdera signalens ledningsförmåga.

Etchells rapport avslutar äntligen den ändlösa kontroversen om sensorer i Nikon-kameror och visar att varje sensor utvecklas i detalj och testas grundligt inom företagets väggar. Och även om det är sant att Sony tillverkar dessa sensorer, gör man dem enligt Nikons exakta specifikationer.

Läs Dave Etchells fullständiga rapport om Nikons sensorutvecklingsavdelning för att få veta mer om den