Разделы

Рубрики

Страницы

Свежие записи

Типы ПЗС

10 Мар 2015

Чересстрочные ПЗС Типы ПЗС В чересстрочных ПЗС каждый пиксель обладает как фотоприемником, так и областью для накапливания заряда. Эта область появляется в итоге загораживании части пикселя от света. Её употребляют только для переноса заряда. Такие затененные области образуют вертикальный канал для передачи заряда, при всем этом заряд поступает сверху вниз к горизонтальному регистру. Педанты бы произнесли, что эта самая вертикальная затененная область в детекторах и именуется ПЗС, потому что конкретно в ней происходит зарядовая связь. Чтоб выделить эту область от всего чипа (ПЗС детектора), её нередко именуют ВПЗС — вертикальный прибор с зарядовой связью. Горизонтальный сдвиговый регистр нередко именуют ГПЗС. Чтоб не путаться, мы не будем использовать всю эту терминологию. Область, на которую падает свет, именуется апертурой (aperture).

Чересстрочная развертка позволяет электронному заряду пикселя стремительно передвигаться на соседствующую затененную область, по которой он строка за строкой двигался бы к горизонтальному сдвиговому регистру. Такое резвое перемещение заряда из светочувствительной области позволяет ей резвее принимать последующую порцию фотонов. В цифровых камерах такая стремительная готовность апертуры пикселя принимать последующую порцию данных изображения позволяет получать видеоизображение. Минусом в таковой технологии, непременно, можно считать существенное уменьшение светочувствительной области. По этой причине ограничивается вероятная плотность пикселей (несчастное разрешение). Для обеспечения более высочайшего разрешения, в ПЗС работают микролинзы, дозволяющие наилучшим образом направлять фотоны в светочувствительные области. Не считая этого, детекторы с таковой архитектурой достаточно сложны в производстве. Обычно, чересстрочные детекторы употребляются в потребительских цифровых камерах.
Полноформатные ПЗС Типы ПЗСВ полноформатных ПЗС изображение получает полностью весь пиксель. Потому во время передачи заряда пиксель не должен принимать фотоны. Чтоб обеспечить этот процесс и предупредить попадание фотонов на пиксель (чтоб изображение не было размазано), за объективом камеры находится механический затвор. Единственный случай, когда таковой затвор оказывается ненадобным — это съемка с контролированием выдержки и количества света наружными устройствами — к примеру, при студийном стробоскопическом источнике света. Потому что у камер с полноформатным ПЗС разрешающая способность выше, такие матрицы употребляются в более дорогих устройствах более высочайшего класса. ПЗС с покадровым переносом заряда

ПЗС этого типа очень похожи на полноформатные ПЗС, отличие состоит в том, что они отводят половину матрицы для временного хранения электронного заряда. Такая затененная область именуется ещё «матрицей хранения» («Storage array»). Как завершается период интеграции и в светочувствительных областях скапливается заряд, он стремительно перемещается в матрицу хранения. Такие матрицы могут работать без задержки на внедрение механического затвора, что обеспечивает им очень высшую скорость захвата изображения. Но заряд не стопроцентно успевает переместиться в матрицу хранения до пришествия последующего периода интеграции. Вследствие таковой нахлестки изображение выходит размытым. Очередные минусом таких ПЗС является существенно больший размер (а, означает, и поболее высочайшая стоимость), потому что на кристалле нужно не считая светочувствительных частей располагать и матрицу хранения. Потому в неких случаях лучше использовать чересстрочные детекторы, которые могут делать одновременную съемку и передачу инфы с наименьшим размытием изображения.

Хотя компаний, производящих ПЗС матрицы сильно мало, конкурентность на этом рынке развернулась очень беспощадная. И собственных покупателей компании завлекают конкретно различиями в детекторах. Потому не умопомрачительно, что любая из этих компаний ра
ботает над конфигурацией и улучшением имеющихся архитектур ПЗС. Приведем несколько примеров.

Супер ПЗС (Super CCD) от Fuji употребляет уникальную сотовую архитектуру, в какой используются восьмиугольные пиксели. Таким образом, возрастает рабочая поверхность кремния и возрастает плотность пикселей (количество пикселей в ПЗС). Не считая этого, восьмиугольная форма пикселей наращивает и площадь светочувствительной поверхности. По утверждениям Fuji, в таковой архитектуре не считая всего остального становится лучше соотношение сигнал/шум, также улучшается динамический спектр. Отметим всё же, что когда в прошедшем году мы протестировали первую модель фотоаппарата Fujifilm 4700 с детектором Super CCD, мы были очень разочарованы качеством приобретенных фото. Но последние модели камер Fujifilm были разработаны специально под детектор Super CCD. По нашему воззрению, изображения вышли более четко, чем у других схожих устройств, и мы остались довольны качеством фото.
Построчные либо чересстрочные ПЗС?

Данные считываются с детектора одним из 2-ух способов — прогрессивным либо чересстрочным. Это очень припоминает типы развертки в видеотехнике. Способы отличаются порядком поступления колонок данных ПЗС на горизонтальный сдвиговый регистр.

В построчном (прогрессивном) режиме колонки считываются точно вереницей — так, как они считывались с изображения. Чересстрочные ПЗС считывают поначалу все четные колонки, а потом нечетные. После чего, они восстанавливаются уже в устройстве обработки изображений.

Чересстрочные ПЗС, содержащие более 1-го мегапикселя (как правило, такие ПЗС употребляются в детекторах цифровых камер) обычно считывают колонки чересстрочным способом — тут один ряд электродов управляет вертикальной передачей заряда из 2-ух строчек пикселей.

В эталоне было бы хорошо получить детекторы с качеством изображения как у ПЗС и с умом как у КМОП. На данном шаге развития технологий это не представляется вероятным. Все же, компании Kodak удалось сделать чересстрочный ПЗС (с чипом KAI 2020), который производит некую обработку изображений конкретно на чипе. Для этого на детектор помещены формирователи тактовых импульсов — чтоб создавать двукратный коррелированный семплинг (double correlated sampling). Компания не именует таковой детектор умственным — ведь аналого-цифровые преобразования, равно как и обработка изображений — все таки прерогатива КМОП детекторов. Тем не наименее, он вычисляет значение темнового тока (тот уровень шумов, имеющийся даже когда свет не попадает на детектор), и вычитает его из имеющегося изображения. Это пользующийся популярностью способ, применяемый в КМОП детекторах для нейтрализации шумов и реликвий. В текущее время, KAI 2020 — единственный серийно производящийся детектор, который не употребляется в цифровых камерах. Он отыскал для себя применение в автоматическом контроле либо в управлении трафиком.

Разработка ПЗС с покадровым переносом ядра от Philips была названа архитектурой True Frame. Не считая Philips данной архитектурой воспользовалась Sanyo. В этих детекторах область хранения запиралась от света железным слоем и могла хранить только пятую часть зарядной емкости пикселя. Разработка использовалась только для подготовительного просмотра изображения в видоискателе и для получения общей инфы о сцене, чтоб можно было найти выдержку и другие опции. Если камера находилась в режиме подготовительного просмотра либо в режиме отслеживания, электроны стремительно передвигались в область хранения. При всем этом большая их часть (поточнее сказать, четыре пятых) попадала на кремниевую подложку и пропадала там. Но когда камера находилась в режиме съемки, все электроны стремительно считывались, и ни один не передвигался на область хранения. Считывание выполнялось поочередным способом, а не чересстрочным, потому такое устройство выигрывало в скорости. Тогда как обыденный чересстрочный ПЗС считывал изображение со скоростью 5-10 кадров за секунду, детектор Philips, сделанный по технологии с покадровым переносом работал со скоростью 30-60 кадров за секунду. Это соответствует скорости видео. Но если б не было затв
ора, мы бы следили размытое изображение — детектор бы не успевал отдавать заряд до поступления новейшей порции фотонов.

Типы ПЗС

Разработка КМОП, в отличие от ПЗС, позволяет производить большее количество операций прямо на чипе. Не считая высвобождения электронов и их передачи, КМОП детекторы могут также обрабатывать изображения, выделять контуры изображения, уменьшать помехи и создавать аналого-цифровые преобразования. Более того, производители могут создавать программируемые КМОП детекторы, другими словами можно сделать очень гибкое многофункциональное устройство.

Таковой набор функций на одном чипе — основное преимущество технологии КМОП над ПЗС. При всем этом также сокращается количество разных наружных компонент. Внедрение в цифровой камере КМОП детектора позволяет в оставшееся место устанавливать другие чипы — к примеру, цифровые сигнальные микропроцессоры DSP и аналого-цифровые преобразователи. А потому что КМОП устройства потребляют меньше энергии по сопоставлению с ПЗС, то выделяется меньше тепла, как следует, возникает меньше разных помех термический природы.
Активные пиксели

Бум КМОП технологий начался сначала 90-х, когда в первый раз лаборатория ракетных движков NASA (Jet Propulsion Laboratory — JPL) удачно ввела активные пиксельные детекторы (Active Pixel Sensors — APS). Мысль витала в воздухе ещё издавна, но воплотить её в жизнь вышло только в 1993 году. В этой технологии у каждого пикселя возникал собственный считывающий транзисторный усилитель (readout amplifier transistor), что позволяло преобразовывать заряд в напряжение конкретно на пикселе. Не считая того, появилась возможность для случайного доступа к каждому пикселю детектора — подобно тому, как работает оперативное запоминающее устройство.

Считывание заряда с активных пикселей КМОП детектора делается по параллельной схеме. Это позволяет считывать сигнал с каждого пикселя либо колонки пикселей впрямую. Таковой случайный доступ позволяет КМОП детектору считывать не всю матрицу полностью, а только некие области. Этот способ именуется способом оконного считывания (window-of-interest, windowing readout). КМОП детектор способен также уменьшить размер изображения. По сопоставлению с ПЗС при всем этом также возрастает скорость считывания (в ПЗС весь заряд выходит через единственный сдвиговый регистр).

Усиливающие схемы могут быть размещены в любом месте чипа, а не лишь на светочувствительной области. Это позволяет создавать несколько каскадов усиления по всему детектору. Так, к примеру, в черных критериях усилители могут «растягивать» изображение полностью, а в других случаях могут усиливать только определенные цвета — для баланса белоснежного либо для особых художественных эффектов.

Из-за прибавления дополнительных схем на чип, у КМОП детекторов возникает значимый недочет — создаются помехи — это и транзисторные, и диодные рассеивания, и эффект остаточного заряда. Устранением таких помех исследователи занимаются уже достаточно длительно. Но при всем этом нельзя недооценить главное достоинство КМОП детекторов — они позволяют конкретно на чипе устранять шум теневого тока из заряда перед тем, как передать его с детектора.

Обилие КМОП архитектур разъясняется возможностью детекторов делать огромное число разных функций.

Похожие записи :

  • ПЗС, в отличие от КМОП, не способен совершать некие операции прямо на чипе, но то обычное изящество, с которым ПЗС делает операции, обеспечивает изображ ...

  • Большая часть детекторов сделаны на базе кремния. Когда фотоны ударяются о кремний, электроны в кремнии возбуждаются и ковалентная связь, удерживающая э ...

  • При длительной работе хоть какой цифровой фотоаппарат греется. Потому в проф цифровых камерах детектор интенсивно охлаждается - или при помощи конвекции ...

  • До сего времени практически все камеры на рынке оценивались по количеству пикселей, которые может снять цифровой фотоаппарат (чем их больше, тем паче де ...

  • Детектор - это кремниевый полупроводник, созданный для восприятия фотонов (света) и для трансформации фотонов в электроны. Детекторы являются важной час ...

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.