ПЗС, в отличие от КМОП, не способен совершать некие операции прямо на чипе, но то обычное изящество, с которым ПЗС делает операции, обеспечивает изображению очень высочайшее качество. Но не думайте, что если на вашем фотоаппарате употребляется ПЗС матрица, качество рисунки будет неповторимим. Изображение из цифровой камеры — итог работы всех компонент этой камеры, включая оптику, АЦП, обработку изображений, детектор и все другие составляющие и процессы цифрового фотоаппарата. Отметим также, что почти все зависит и от того, как все эти составляющие ведут взаимодействие меж собой.

Прибор с зарядовой связью (ПЗС) назван так из-за метода передачи заряда меж светочувствительными элементами и в итоге выводе заряда из детектора. Заряды сдвигаются по матрице строками сверху вниз. Это так именуемая архитектура с параллельным (вертикальным) сдвиговым регистром. Таким макаром, заряд передвигается вниз по строкам сходу по огромному количеству регистров. Заряды передвигаются «в связке» — когда перемещается одна из строчек зарядов, на освобождающееся место передвигаются все заряды из верхней строки. Отсюда и такое заглавие.

Что все-таки происходит со строкой, находящейся в нижней позиции? В реальности, последняя строка представляет собой горизонтальный сдвиговый регистр (serial shift register) — при всем этом употребляется архитектура с поочередным выводом. В этой строке все заряды поочередно покидают детектор, при всем этом употребляется способ зарядовой связи (что показывает на порядок зарядов) и при всем этом освобождается место для новейшей строки зарядов. Нередко таковой способ ассоциируют с пожарной цепочкой — как в древних пожарных командах.

Перед тем, как покинуть ПЗС детектор, заряд каждого пикселя усиливается и на выходе выходит аналоговый сигнал с разным напряжением. Перед обработкой этот сигнал пересылается на отдельный (вне чипа) аналого-цифровой преобразователь и получившиеся цифровые данные преобразуются в байты, представляющие строку изображения, приобретенного детектором. В отличие от ОЗУ компьютера, где единичка либо нолик представлены наличием либо отсутствием заряда, ПЗС сохраняет этот заряд в аналоговой форме до того времени, пока он не преобразуется АЦП.

Потому что ПЗС только передает электронный заряд, используя процесс зарядовой связи, который обладает низким сопротивлением и меньше подвержен помехам других электрических компонент, результирующий сигнал, обычно, содержит меньше разных шумов, по сопоставлению с сигналом КМОП детекторов. Все же, передаются далековато не все заряды — часть электронов невозвратно пропадает на пути меж светочувствительными областями и выходом детектора. Эффективность переноса заряда — это определяющая черта детектора. Обычно, она предоставляется производителями детекторов.
Затворы

Электроды — это проводники, по которым ток или поступает, или покидает электрическое устройство. Они играют роль электрических ворот. Зависимо от того, какие функции электроды делают в ПЗС, они имеют различное заглавие — пропускающие затворы (transfer gates), затворы управления экспозицией (exposure control gates) либо затворы переполнения (overflow gates). В пропускающих затворах электроды получают тактовые импульсы различного напряжения, в итоге чего заряд способен передвигаться от одной светочувствительной области к последующей. Это и перемещение строки зарядов вниз на последующую строку, и последовательное считывание зарядов с последней строки. Электрический затвор, влияющий на время экспозиции — время интеграции электрического затвора детектора (когда пиксель получает фотоны и производит электроны) управляется напряжением. А затворы переполнения употребляются для того, чтоб не допустить рассеивания электронов и уменьшить воздействие зарядов примыкающих пикселей.

В большинстве случаев электроды создаются из поликристаллического кремния. Компания Kodak представила новый тип электродов — из сплава индия и оксида олова (indium tin oxide, ITO). Считается, что такая разработка позволяет сделать лучше процесс захвата электронов в светочувствительных областях, потому что этот сплав прозрачнее поликристаллического кремния. Не считая того, избегается ещё один эффект — поликристаллический кремний может отражать либо всасывать фотоны волн определенной длины.

Потому что заряд в КМОП и в ПЗС устройствах передаётся по-разному, по-разному работают и электроды в этих матрицах. Другими словами в технологии КМОП не употребляется способ переноса с зарядовой связью. Потому и электроды в КМОП технологии используются чуть по другому, чем в ПЗС. В КМОП матрицах электроды употребляются в пропускающих затворах у транзисторов на выходе детектора и для уменьшения помех.

Как было упомянуто выше, основной функцией электродов является управление передачей заряда в ПЗС. Чтоб лучше вдуматься в сущность дела и разобраться в их работе, мы сначала разглядим четырехфазный прибор с зарядовой связью, другими словами прибор, где на каждый пиксель имеется четыре электрода. (В большинстве ПЗС употребляется несколько электродов/фаз, их число находится в зависимости от модели детектора)

На первом электроде, как и на всех других, каждый пиксель получает однообразное напряжение. Если электрод получает огромное напряжение, под ним на кремниевой подложке, создаётся возможная яма. Если же электрод получает маленькое напряжение, то создаётся возможный барьер, который позволяет задерживать в возможной яме оккупированные электроны (данные элемента изображения). Таким образом, при изменении напряжения, подаваемого на примыкающие электроды в определенные моменты времени, потенциальные ямы передвигаются с 1-го пикселя на другой. Таким макаром и создаётся эффект «пожарной бригады», описанный чуть повыше.
Так трудно это, либо нет?

Четырехфазный процесс по сути прост, другое дело, что обрисовать его словами бывает тяжело.

В 1-ый такт выключаются 1-ый и 2-ой электроды, и врубаются 3-ий и 4-ый. Во 2-ой такт врубается 1-ый электрод и выключается 3-ий. Следом врубается 2-ой и выключается 4-ый. На четвертом такте врубается 3-ий и выключается 1-ый (в том числе и на последующем пикселе). Процесс потом повторяется вновь для передвижения заряда по детектору.

Такая четырехфазная разработка достаточно популярна, потому что при этом употребляется всего два слоя материала. Не считая того, компания Philips утверждает, что при таком решении употребляется, по последней мере, половина зарядной емкости пикселя. Например, в трехфазовой архитектуре на хранение заряда отводится только 33 процента пикселя. Четырехфазная разработка приводит и к большей емкости пикселя (общее число электронов, которые могут храниться в каждом пикселе, до этого чем он будет насыщен) по сопоставлению с устройствами с другими архитектурами.

ПЗС бывают четырёх типов: линейные (Linear), чересстрочные (Interline), полноформатные (Full-frame) и с покадровым переносом (Frame-Transfer).

Линейные ПЗС состоят из одной строки пикселей. Для получения изображения ПЗС должна сосканировать каждую строку изображения, поочередно выстраивая картину. Понятно, что в этом случае на получение изображения уйдет намного больше времени, чем если получать изображение сходу. Не считая того, в таких устройствах пригодится дискретный электропривод, что ещё больше усложнит устройство системы и её эксплуатацию и может исказить изображение. Потому линейные ПЗС остались уже в прошедшем, хотя некие до сих пор употребляются в планшетных сканерах и в сканерах цифровых камер.

Другие ПЗС (чересстрочного, полноформатного типа и с покадровым переносом) относятся к матричным ПЗС — они все состоят из нескольких рядов и колонок, создающих прямоугольную матрицу.

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.