Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

ПЗС

ПЗС (приборы с зарядовой связью; Charge-Coupled Device, CCD) — полупроводниковое устройство, как правило, в микроэлектронном исполнении, для преобразования энергии оптического диапазона в электрическую. ПЗС обладает высокими чувствительностью, разрешающей способностью и быстродействием; используется в качестве фотоприемника в различного рода устройствах, в том числе связанных с вычислительной техникой, например, в видеокамерах, цифровых фотоаппаратах, современных датчиках охранных систем, сканерах. Конструктивно ПЗС имеет матричное (многоплощадочное) исполнение, включающее от одной до нескольких линеек фоточувствительных микроповерхностей.
Создание электрического аналога оптического изображения объекта, находящегося в фокальной плоскости объектива приемного устройства, производится путем его перемещения (сканирования) относительно поверхности линеек фоточувствительных площадок. В растровых конструкциях ПЗС фоточувствительные площадки заполняют все поле рабочей части оптического устройства и не требуют сканирования объекта для записи и воспроизведения его оптического изображения. Специалисты фирмы Kodak создали датчик-матрицу размером 18,4х27,6 мм, которая содержит 2048х3072 светочувствительных элемента и обеспечивает получение изображений высокого качества. В 2000-х годах получили распространение супер-ПЗС (Super CCD), использующие оригинальную сотовую архитектуру (пикселы в ней имеют восьмиугольную форму). Этим достигается большая плотность размещения пикселов на ПЗС и увеличивается их светочувствительность (площадь поверхности каждого пиксела возрастает).
ПЗС-матрица состоит из поликремния, отделенного от силиконовой подложки, в которой при подаче напряжения через поликремневые затворы изменяются электрические потенциалы вблизи электродов. Положительное напряжение на электродах создает потенциальную яму, куда устремляются электроны из валентной зоны, сгенерированные фотонами. В этой потенциальной яме заряд хранится до момента считывания. Чем интенсивнее световой поток в течение экспозиции, тем больше скапливается электронов в потенциальной яме и тем выше итоговый заряд пикселя. Считывание итогового заряда ПЗС состоит в том, чтобы заставить поликремневые затворы, помимо функции электродов, выполнить роль сдвиговых регистров, таким образом, чтобы они образовали конвейерную цепочку вдоль одной оси. При этом если учесть, что обычно один пиксель формируется несколькими, например, четырьмя электродами, то попеременная подача на них высокого либо низкого напряжения по принципу n+1 (1-2, 2-3, 3-4) позволит накопленному заряду перетекать по выбранной оси, не теряя своей величины. Это становится возможным благодаря тому, что, изменяя конфигурацию потенциального барьера, как бы сдвигают потенциальную яму с накопленными в ней зарядами. Цикл повторяется до тех пор, пока все содержимое выбранных осей не «перетечет» к управляющей логике, преобразующей поступивший заряд в определенный уровень напряжения. Способ передачи заряда дал название ПЗС. Напряжение через усилитель и АЦП (аналого-цифровой преобразователь) подается в цифровом виде в оперативную память (буфер) и в процессор фотокамеры, где интерполируется и преобразуется, а затем, в стандартном формате изображения, поступает в устройство постоянного хранения.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика