Birinchidan, elektron zaryadni tejash va keyin o'qish g'oyasi bilan PZZ printsipi BELL korporatsiyasining ikki muhandisi tomonidan buzildi, masalan, 60-yillarda birinchi marta yangi turdagi zaryadlarni izlash uchun. EOM uchun xotira, ferrit halqalaridagi xotirani almashtirish (takabula 'yat). Bu g'oya umidsiz bo'lib chiqdi, ammo kremniyning tebranishning ko'rinadigan spektriga ta'sir qilish qobiliyati belgilandi va uning rivojlanishining nabula tasvirini qayta ishlash tamoyilini g'alaba qozonish g'oyasi belgilandi.

Keling, atamaning dekodlanishini ko'rib chiqaylik.

PCD qisqartmasi "zaryad aloqasi bilan tuzatish" degan ma'noni anglatadi - bu atama inglizcha "Charge-Coupled Devices" (CCD) ga o'xshaydi.

Daniyada bu turdagi armatura ko'proq bo'lishi mumkin keng rang tasvirni ro'yxatga olish uchun turli xil optoelektronik qo'shimchalarda to'xtang. Bizga raqamli kameralar, videokameralar, skanerlar kerak.

Ajoyib o'tkazuvchan fotodiod ko'rinishidagi PZZ-qabul qiluvchi nimani hisobga oladi, u yorug'likka sezgir maydanchik va elektr signalini olish uchun ikkita elektr kontaktiga ega?

Perche, PZZ qabul qiluvchisidagi bunday yorug'likka sezgir maydanchiklar (ko'pincha piksellar deb ataladi - yorug'likni qabul qiluvchi va uni elektr zaryadiga aylantiruvchi elementlar) bir necha mingdan bir necha yuz ming va bir necha yuz minggacha. Biroq, okremik piksellarning kengayishi 1 dan o'nlab mikrongacha bo'lishi mumkin. Piksellarni bir qatorda tebranish mumkin - yoki qabul qiluvchi PZZ-chiziq deb ataladi yoki shunga o'xshash qatorlar uchastkaning yuzasiga joylashtirilishi mumkin - har ikkala qabul qiluvchi PZZ-matritsa deb ataladi.

Raztashuvannya svytlopriymalnyh elementív (ko'k rangdagi to'rtburchaklar) PZZ-liniyalari va PZZ-matritsalarida.

Boshqa yo'l bilan Mikrochipga o'xshash PZZ-qabul qiluvchining elektr signallarini uzatish uchun juda ko'p elektr kontaktlari mavjud bo'lib, ular teri nuriga sezgir element orqali o'tishi kerak edi. Keyinchalik, PZZ qabul qilgichga elektron sxema ulanadi, bu uning yoritilishiga mutanosib elektr signalini teri nuriga sezgir elementdan chiqarish imkonini beradi.

PZZ funktsiyasini quyidagicha ta'riflash mumkin: yorug'likka sezgir teri elementi - piksel - elektronika uchun xazina kabi ishlaydi. Elektronika dzhereldan keladigan yorug'lik oqimi ostida piksellardan keladi. Oldindan belgilangan oraliqdan so'ng, teri pikseli bir soat davomida ko'chaga qo'yilgan shamol kabi, yangi ichgan yorug'lik miqdoriga mutanosib ravishda elektronlar bilan to'ldirilgan bosqichma-bosqich. Muayyan soat tugagandan so'ng, teri pikseli tomonidan to'plangan elektr zaryadi sim orqali qurilmaning "tashqariga" o'tkaziladi va u yo'q qilinadi. Kristalning yorug'lik tuzilishi uchun hamma narsa qimmatlidir, bu erda elektr nazorat qilish sxemasining yorug'likka sezgir elementlari almashtiriladi.

Amalda, PZZ-matritsa xuddi shunday ishlaydi. Píslya eksponuvannya (zasvíchuvannya The image scho proektuêtsya) Elektron diagrammasi upravlínnya priladit podaê bo'yicha Demba konvertatsiya qilinadigan nabír ímpulsnih naprugi, SSMSC pochinayut zrushuvati stovptsí ning nakopichenimi ning zrushuvati stovptsí ning píkselyahínachíreyu da píkselyahínachíreyu the zaryadí de píkselyahínachêmít yilda Monografía. vimiruvalny elementga perpendikulyar, yangi signallarni yaratish, o'nta zaryadga mutanosib. Shu tarzda, teriga tajovuzkor lahzalar uchun biz to'plangan zaryad va xatoning qiymatini olishimiz mumkin, matritsadagi qaysi pikselni (satr raqami va ustun raqami) hisobga olishimiz mumkin.

Jarayonning fizikasi haqida qisqacha.

Kob uchun CCD-lar funktsional elektronikaning prototiplari sifatida ko'rib chiqilishi muhim, uni to'rtta radio element - tranzistorlar to'plami sifatida ko'rib bo'lmaydi, bu kondansatörlarni qo'llab-quvvatlaydi. Asos - zaryadlash aloqasi printsipi. Ikki vídomí z elektrostatik pozitsiya vicoristovuê zaryad aloqasi printsipi:

bir martalik to'lovlar olinadi,
zaryad pragmatik roztashuvatisya u erda, potentsial energiya minimal bo'ladi. Tobto. qo'pol - "riba shukaê there, de glibshe".

Kob uyavimo sobi uchun MOS kondansatörü (MOS - tez oqadigan metall oksidi o'tkazgich). MOS tranzistoridan tashqarida qolganlarga e'tibor bering, shuning uchun yangi tayoq va lasanni oling, shuning uchun u faqat elektrod, dielektrik to'p bilan silikonda suv-kremniy. Qo'shiq aytish uchun dirijyorning p-tipi bo'lishi juda muhim, shuning uchun bir xil darajada muhim onglarda dirokning kontsentratsiyasi boy (bir necha kattalikdagi buyurtmalar bilan) ko'proq, pastroq elektronlardir. Elektrda "yovvoyi" zaryad deb ataladi, elektronning teskari zaryadi, ya'ni. musbat zaryad.

Bunday elektrodga qanday ijobiy potentsialni qo'llashni xohlaysiz (u deklanşör deb ataladi)? Elektr maydoni, deklanşör tomonidan yaratilgan, kremniy yorilishiga dielektrik kirib, ruxli dirkani puflaydi; z'yavlyaêtsya zbídnena maydoni - sevny obsyag kremniy, vílny vyd asosiy burunlari. Plomba prokladkalarining parametrlari bilan tipik PZZ, cíêíí maydonining chuqurligi 5 mikronga yaqin bo'lishi kerak. Navpaki, yorug'lik ostida bu erda deyiladi elektronika, deklanşöre tortiladi va panjur ostida o'rta bo'lmagan kremniy oksidi interdispersiyasi bo'yicha to'planadi, shuning uchun ular potentsial quduqqa tushadi (1-rasm).

Guruch. bitta
Panjurga qo'shimcha kuchlanish bilan potentsial bo'shliqlar

Dunyodagi barcha elektronika bilan, chuqurdagi to'planish ko'pincha o'tkazgichda deklanşör tomonidan yaratilgan elektr maydonini neytrallashtiradi va zarar to'liq qoplanishi mumkin, shuning uchun butun elektr maydoni faqat dielektrikga tushadi va hamma narsa aylanadi, elektronlarning ingichka to'pi bo'linadi.

Keling, deklanşörden yana bir deklanşörü zaryad qilaylik va yangisiga ijobiy potentsial qo'llaniladi, bundan tashqari, kattaroq, pastroq (2-rasm). Agar siz bo'shliqlarni yopsangiz, ularning potentsiallari birlashtiriladi va bir xil potentsial teshikda bo'lgan elektronika "glibsha" kabi sudga o'tadi.
Guruch. 2
Ikkita yopiq panjurning potentsial quduqlarini bir-biriga yopish. Zaryad o'sha joylarga oqadi, de potentsial glibsha chuquri.

Endi aniq bo'lishi mumkinki, agar biz panjurlarni yopishimiz mumkin bo'lsa, unda ularni quvvat bilan ta'minlash, ularni boshqarish, zaryadlash paketining lokalizatsiyasini bunday tuzilishga o'tkazish mumkin. PZZ ning mo''jizaviy kuchi - o'z-o'zini skanerlash kuchi - uchta soat shinalari lanset panjurlarini boshqarish uchun etarli ekanligiga asoslanadi. (Elektronikadagi shina atamasi bir xil turdagi elementlarni bog'laydigan elektr oqimining o'tkazgichidir, soat avtobusi - fazali kuchlanishda uzatiladigan o'tkazgichlar.) Aslida, zaryad paketlarini uzatish uchun bu zarur va etarli. uchta elektrodga ega bo'lish, bitta uzatmali, qabul qiluvchi va uzatuvchi juftlarni bittaga ajratadigan, bundan tashqari, bunday tripletlarning bir xil elektrodlari bitta soatli avtobusga birma-bir ulanishi mumkin, bu faqat bitta tashqi uzatishni bildiradi (2-rasm). 3).

Guruch. 3
Eng oddiy uch fazali PZZ registri.
Teri potentsial teshigidagi zaryad boshqacha.

Tse va ê PZZ da eng oddiy uch fazali registr zsuvu. Bunday registrning sikl diagrammalari shaklda ko'rsatilgan. 4.

Guruch. 4
Uch fazali registrni boshqarish uchun sikl diagrammalari uchta meander, 120 daraja buzilgan.
Potensiallarni o'zgartirganda, zaryadlar o'zgaradi.

Buni yangi uchun ko'rish mumkin normal ish teri momentida, bitta soat avtobusidan foydalanilgan vaqt yuqori potentsialga bog'liq va biri ishlatilganda, past potentsial aybdor (to'siq potentsiali). Bir avtobusda potentsial oshirilganda va keyingi (oldinga) pasaytirilsa, barcha zaryad paketlarini ikkilamchi eshiklarga bir soatlik uzatish amalga oshiriladi va keyingi tsikl uchun (teri fazasi avtobusida bir tsikl) zaryad paketlarini uzatish amalga oshiriladi. registrlarni bitta elementga bo'lish amalga oshiriladi.

Ko'ndalang to'g'ri chiziq yaqinidagi zaryad paketlarini lokalizatsiya qilish uchun to'xtash kanallari deb ataladigan - uzatish kanali bo'ylab borishi kerak bo'lgan asosiy yorug'lik uyining konsentratsiyasi ko'paygan tor bo'g'inlar hosil bo'ladi (5-rasm).

Guruch. besh.
"Yonish" registrining ko'rinishi.
Blokdagi uzatish kanali to'g'ridan-to'g'ri to'xtash kanallari bilan o'ralgan.

O'ng tomonda, yorug'lik uyining kontsentratsiyasi yotqizilishi kerak bo'lganligi sababli, uning ostidagi darvoza ustidagi ma'lum bir kuchlanish bilan, maydon yopiladi (bu parametr MOS strukturasining chegara kuchlanishi kabi boshqa hech narsa emas). Intuitiv tushunchadan ma'lum bo'ldiki, uyning konsentratsiyasi qanchalik katta bo'lsa, o'tkazgichdagi energiya qanchalik ko'p bo'lsa, ularni chuqurlikka olib borish qanchalik muhim bo'lsa, stress chegarasi shunchalik katta bo'ladi yoki bir xil kuchlanishda. , pastroq potentsial.

muammolar

Raqamli qurilmalarni tanlashga kelsak, plastinka bo'ylab parametrlarni o'zgartirib, siz qurilmalarning parametrlarida (diskret kuchlanish darajalariga ega robot tarozilari) bir necha marta tanaffuslarsiz erishishingiz mumkin, keyin PZZda, aytaylik, konsentratsiyani o'zgartirishingiz mumkin. uyda, ya'ni . Bu kristallning o'sishiga o'z muammolarini qo'shadi va BIS xotirasi kabi bron qilishning mumkin emasligi va hatto nuqsonli uylar butun kristalning qo'llanilmasligiga olib keladi.

Podbag

PZZ matritsasining turli piksellari texnologik jihatdan yorug'likka turli xil sezgirlikni keltirib chiqaradi va bu farqni tuzatish kerak.

Raqamli CMA'lar uchun bu tuzatish Avtomatik daromadni boshqarish (AGC) tizimi deb ataladi

AGC tizimi qanday ishlaydi

Oddiylik uchun, keling, buni batafsil ko'rib chiqmaylik. Keling, CCD tugunining ADC chiqishi potentsial tengliklarga teng deb faraz qilaylik. Faraz qilaylik, 60 oq rangning o'rta rivenidir.

PZZ chizig'ining teri pikseli uchun qiymat standart oq yorug'lik bilan yoritilganda hisoblanadi (va jiddiyroq qurilmalar uchun - va "qora teng" o'qilishi).
Qiymat mos yozuvlar darajasi bilan taqqoslanadi (masalan, o'rtacha).
Oxirgi qiymatlar va mos yozuvlar orasidagi farq teri pikseli uchun eslab qolinadi.
Nadal, skanerlashda teri pikselidagi farq qoplanadi.

AGC tizimini ishga tushirish skaner tizimi ishga tushirilgandan keyingi har soatda amalga oshiriladi. Chantly, siz mashina yoqilganda, yana bir soat o'tgach, skaner aravachasi asta-sekin harakatlana boshlaganini ta'kidladingiz - ruhi (dyad bylya b / w kontrabanda). AGC tizimini ishga tushirishning butun jarayoni. Tizim ham vrakhovu stan lampi (eski).

Shunday qilib, siz hurmatni aytdingiz, rangli skaner bilan ta'minlangan kichik MFP chiroqni uchta qora rang bilan yoqdi: qora, ko'k va yashil. Keling, asl nusxani engillashtiraylik. U RGB kanallaridan tashqari matritsaning sezgirligini qisqacha tuzatish uchun sozlangan.

pivtoniv test (SHADING TEST) muhandisning topshirig'ini bajarish tartibini boshlash va tuzatish ma'nosini haqiqiy onglarga etkazish imkonini beradi.

Hamma narsaga haqiqiy, "jangovar" mashinada qarashga harakat qiling. Asos sifatida biz keng va mashhur qurilmani olamiz SAMSUNG SCX-4521 (Xerox Pe 220)

Shuni ta'kidlash kerakki, bizning holatlarimizda CCD MDH (Contact Image Sensor) ga aylanadi, ammo tubdan ko'rib chiqilgan narsaning mohiyati o'zgarmaydi. Bu shunchaki yorug'lik bo'yoqlarining chiziqlari dzherelo nuri kabi ifloslangan.

Ota:

MDHdan tasvir signali 1,2 ga yaqin bo'lishi mumkin va qurilma boshqaruvchisi (ADCP) ADC qismida (ADCP) bo'lishi mumkin. SACPdan keyin analog signal MDH 8 bitli raqamli signalga aylantiriladi.

SADCda tasvirni qayta ishlash uchun protsessor, birinchi navbatda ohangni tuzatish funktsiyasi, keyin esa gamma tuzatish funktsiyasi. Shundan so'ng ma'lumotlar ish rejimiga qarab turli modullar uchun yuboriladi. Matn rejimida tasvir ma'lumotlari LAT moduliga, Foto rejimida tasvir ma'lumotlari "Xato tarqalishi" moduliga o'tadi, PC-Scan rejimida tasvir ma'lumotlari to'g'ridan-to'g'ri DMA kirish orqali shaxsiy kompyuterga o'tadi.

G'alabalardan oldin, displeyning yonbag'iriga oq qog'ozdan toza arklar qo'ying. Ko'rinib turibdiki, optika, qora rangdagi tutunli va skanerning o'rtasida joylashgan skaner "wilizan" oldida edi.

TECH MODE dan tanlang
Rasmni skanerlash uchun ENTER tugmasini bosing.
Skanerlashdan so'ng, MDH SHADING PROFILE taqdim etiladi. Bunday varaqning namunasi quyida ko'rsatilgan. Obov'yazkovo emas, scho vin sizning natijangizning nusxasi bo'lishi mumkin, lekin rasmga yaqin.
Agar ko'rsatilgan rasm kichkintoyda ko'rsatilgan tasvir tomonidan kuchli buzilgan bo'lsa, unda MDH noto'g'ri. Hurmatni chaqirish uchun - archning pastki qismida uzuk "Natijalar: OK" deb aytadi. Tse MDH moduliga jiddiy da'volar tizimi yo'qligini anglatadi. Aks holda, avf etish natijalari beriladi.

Rozdrukivka profiliga misol:

Sizga omad!!

SPbDU (LDU), SPbETU (LETI) va Axl ning maqolalari va ma'ruzalari materiallari asosida. Diakuemo ím.

V. Shelenberg tomonidan tayyorlangan material

Qattiq holatdagi fotoelektrik konvertorlar (TFEP) uzatish EPTlarining analoglari hisoblanadi.

TFEP qo'rg'oshin 1970 dan, CCD haqida va MIS-chi MOS-tuzilmasi kondansatörler qilish uchun, okremikh seredkív takomillashtirish bilan kalıplanır. Bunday elementar kondensatorning plitalaridan biri metall eritish M, ikkinchisi o'tkazgich qoplamasi P ( p- yoki n-o'tkazuvchanlik), dielektrik D astar P. ustida yupqa to'p da qo'llaniladigan o'tkazgich bo'lib xizmat qilish uchun astar P sifatida zastosovuetsya kremniy, qabul qiluvchi bilan qotishma ( p-turi) yoki donor ( n-turi) uy va yak D - kremniy oksidi SiO 2 (div. mal. 8,8).

Guruch. 8.8. MOS kondansatörü

Guruch. 8.9. Elektr maydoni ostida zaryadlarning siljishi

Guruch. 8.10. Uch fazali PZZ tizimining printsipi

Guruch. 8.11. Ikki fazali PZZ tizimida zaryadlarning harakati

Metall elektrodga kuchlanish qo'llanilganda, uning ostida "burilish" yoki potentsial chuqur paydo bo'ladi, unda asosiy bo'lmagan burun "siqilishi" mumkin (bizning elektronikada) va asosiy burun, dirka, iroda burun asosiylarning konsentratsiyasidan yuqori bo'lishi mumkin. Dielektrik D pídkladtsí P vinikaê ínversíyny to'pi yaqinida, unda o'tkazuvchanlik turi zvorotnyga o'zgaradi.

PZZ-dagi zaryadlash to'plami elektr yo'li yoki yorug'lik ishlab chiqarish orqali kiritilishi mumkin. Yorug'lik hosil bo'lishi bilan, kremniydagi kabi fotoelektrik jarayonlar potentsial quduqlarda kichik eskirishning to'planishiga olib keladi. Yengillik va to'plangan soatga mutanosib to'plangan zaryad. PZZda zaryadning to'g'ridan-to'g'ri uzatilishi MOS kondansatkichlarining bir xil devorning tagida kengayishi bilan ta'minlanadi, shunda ularning tebranish joylari kesishadi va kuchayadi. Agar shunday bo'lsa, potentsial chuqur mavjud bo'lgan hududda kichik zaryadlarning mo'rt zaryadi to'planadi.

Yorug'likning chayqalishi ostida zaryad elektrod ostida to'plangan zaryad bo'lsin U 1 (bo'lim 8.9-rasm). Suidny elektrodda hozir nima U 2 kuchlanishni qo'llang U 2 > U 1, keyin boshqa potentsial chuqur paydo bo'lishini buyuring, glibsha ( U 2 > U biri). Ularning o'rtasida elektr maydonining maydoni va to'da yaqinida kichik burunlar (elektronika) drifti (aylanishi) mavjud (bo'lim 8.9-rasm). To'lovlarni uzatishning ikki tomonlama yo'nalishini o'chirish uchun elektrodlar ketma-ketligi, 3 ta elektrod guruhida birlashtirilgan (div. 8.10-rasm).

Agar, masalan, elektrod 4 ostida zaryad to'planib qolsa va uni o'ngga o'tkazish zarur bo'lsa, u holda o'ng elektrod 5 yuqori kuchlanish bilan ta'minlanadi ( U 2 > U 1) va zaryad har qanday joyda oqadi va hokazo.

Deyarli butun elektr to'plami uchta shinaga keltirildi:

I - 1, 4, 7, ...

II - 2, 5, 8, ...

III - 3, 6, 9, ...

Bizning vipadimizda "Men olaman" kuchlanishi bor ( U 2) 2 va 5 elektrodlarda bo'ladi, lekin elektrod 2 elektrod 4 dan chiqariladi, zaryad saqlanadi, elektrod 3 (buning uchun)

U 3 = 0), chapga oqim bo'lmaydi.

Uch zarbali robot PZZ uchta elektrodning mavjudligini (o'rtacha) televizor tasvirining bir elementiga o'tkazadi, bu kvadrat kvadratni o'zgartiradi, yorug'lik oqimi bilan g'alaba qozonadi. Qisqa vaqt ichida bir qator o'rta (elektrodlar) PZZ metall elektrodlari va dielektrik to'p pog'onali shaklda qoliplanadi (div. 8.11-rasm). Bu elektr impulslarini qo'llashda turli chuqurlikdagi potentsialga ega bo'lgan turli yoga maydonlarida kuchlanishlarni yaratishga imkon beradi. Glybsh chuqurida sudid markazdan ko'proq zaryadlar chiqariladi.

Ikki fazali PZZ tizimi bilan matritsadagi elektrodlar soni (o'rtacha) uchdan biriga kamayadi, bu potentsial relyefni o'qish bilan yoqimli ko'rsatiladi.

PZZ kurtak ovozni qayd qilib, xotira qo'shimchasi sifatida sanab o'tish texnikasida vikorist bilan teshilgan. Tizimga zaryad kiritish uchun lansetning kobiga qarshi diodi qo'yildi va nayzaning oxirida ko'rinadigan diod, n-p- yoki p-n- politransistorlarning CCD nayzalarining birinchi va qolgan elektrodlari (o'rtalari) bilan ishlatiladigan MOS tuzilmalariga o'ting.

Ammo CCD yorug'likka nisbatan sezgirroq ekanligini aytish odatiy hol emas edi va shuning uchun unutilgan qo'shimcha sifatida emas, balki yorug'lik qabul qiluvchi sifatida g'alaba qozonish yanada samarali va samaraliroq.

PZZ-matritsa fotodetektor sifatida g'olib bo'lganligi sababli, u yoki bu elektrod ostida zaryadni to'plash optik usulda (yorug'lik in'ektsiyasi) amalga oshirilishi mumkin. Aytish mumkinki, PZZ matritsalari, mohiyatiga ko'ra, yorug'likka sezgir analog registrlardir. Bugungi kunda PZZ xotira qo'shimchasi (xotira) sifatida vikoristovuyutsya emas, balki faqat fotodetektor sifatida. Faks mashinalarida, skanerlarda (PZZ liniyalari), kameralar va videokameralarda (PZZ matritsalari) yoqimsiz hid paydo bo'ladi. CCD-chiplar deb ataladigan vikoristovuyutsya televizor kameralarida ovoz.

Biz barcha 100% ayblovlar ichaklarga o'tkazilishini tan oldik. Biroq, amalda, xarajatlarni chaqirish kerak. dzherel vtrat ê biri "pastka", zdatní zahopluvati deb utrimuvati deyaky soat zaryad. Qi zaryadlari ichakning ichaklariga tushmaydi, chunki uzatish tezligi katta bo'ladi.

Yana bir sabab mexanizmning o'zi. Zaryadni uzatishning birinchi momenti kuchli elektr maydonida - driftda sodir bo'ladi E. Biroq, intervalgacha zaryadlar dunyosida maydon kuchi pasayadi va drift jarayoni susayadi, shuning uchun qolgan qism diffuz diffuziya orqali harakatlanadi, drift uchun 100 baravar ko'p. Qolgan qismini olish uchun svidkodni kamaytirish demakdir. Drift 90% dan ortiq transferni beradi. Va shunga qaramay, qolgan vydsotki ê asosiy xarajatlar.

Bitta uzatish siklining uzatish koeffitsienti ko'proq bo'lsin k= 0,99, teng davrlar sonini hisobga olgan holda N= 100, muhim umumiy uzatish koeffitsienti:

0,99 100 = 0,366

Ko'rinib turibdiki, ko'p sonli elementlar bilan umuman lancer uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan bitta elementga pul sarflash ahamiyatsiz.

Shuning uchun, PZZ matritsasidagi zaryad o'tkazmalari sonining qisqaligi haqidagi ma'lumotlar ayniqsa muhimdir. Kim uchun, ikki fazali PZZ matritsasida zaryad o'tkazish koeffitsienti kattaroq, uch fazali tizimda pastroq bo'ladi.

Sensor - bosh elementi Raqamli kamera

Raqamli video yoki fotokameraning yuragi (ular bosqichma-bosqich o'chiriladi) yorug'likka sezgir sensordir. Vín transformatsiyasi qo'shimcha elektron sxemalar uchun keyingi ishlov berish uchun qayta ishlanadigan elektr signallarida ko'rinadigan yorug'likdir. O'rta maktab fizika kursidan ko'rinib turibdiki, elementar zarralar oqimi - fotonlar kabi engil ko'rish mumkin. Fotoni, VioVprovídnikiyih Materivív, Zdatny Diminity uchun himoyachi Elektronív Tu DIROK (Nagadymo, Elektron uchun Naidvydniki nasivati nasivati myster da Scho Dirkoyu, Scho Men Vnaslivívívívív bilan dovdirab qoldim. atomlar sentívidnikovo). Yorug'lik oqimi ostida elektron-dirkov juftlarini hosil qilish jarayoni faqat fotonning energiyasi etarli bo'lsa, elektronni yadrodan yo'q qilish va uni o'tkazuvchanlik zonasiga o'tkazish uchun mumkin bo'ladi. Fotonning energiyasi tushayotgan dunyoning eski shamoli bilan bevosita bog'liq bo'lib, u rang tebranishi deb ataladigan joyda yotishi mumkin. Ko'rinadigan diapazonda (inson ko'zi tomonidan idrok etilishi uchun) fotonlar energiyasining o'zgarishi, masalan, kremniy kabi yarim o'tkazgich materiallarining elektron-dirkov juftlarini hosil qilish uchun etarli.

O'rnatilgan fotoelektrik elektronlar miqdori yorug'lik oqimining intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, tushayotgan yorug'lik miqdorini u tomonidan yaratilgan zaryadning kattaligi bilan matematik tarzda aytish mumkin. Ushbu oddiy jismoniy hodisaning o'zi va yorug'likka sezgir sensorlar printsipi asoslanadi. Sensor beshta asosiy operatsiyani bajaradi: fotonlarni o'chirish, ularni zaryadga aylantirish, ularni to'plash, kuchlanishga o'tkazish. Turli xil sensorlar va zdijsnyuyut zavdannya zberigannya va fotoelektronlarning to'planishini boshqa yo'l bilan tayyorlash texnologiyasi ko'rinishida Fallow. Bundan tashqari, turli usullar va to'plangan elektronlarni konvertatsiya qilish g'alaba qozonishi mumkin elektr kuchlanish(analog signal), xuddi o'ziga xos tarzda, raqamli signalga aylanadi.

PZZ-sensorlar

Tarixiy jihatdan, videokameralar uchun birinchi yorug'likka sezgir elementlar 1973 yilda ommaviy ishlab chiqarilishi boshlangan CCD matritsalari edi. PZZ qisqartmasi zaryadlovchi tovushidan qo'shimcha sifatida shifrlangan; ingliz adabiyotida CCD (Charge-Coupled Device) atamasi g'alaba qozondi. Eng oddiy PZZ-sensor - bu yorug'lik oqimi ostida elektr zaryadini hosil qiluvchi kondansatör. Dielektrik to'p bilan ajratilgan ikkita metall plastinkadan tashkil topgan yakuniy kondansatkichni MOS kondansatörü deb atash mumkin emas. Ularning ichki tuzilishi orqasida, bunday kondansatörler sendvich metall, oksidi va o'tkazgich (birinchi harflar vicarious komponentlar hidi va ularning nomini oldi kabi) bor. Vikor o'tkazgichga o'xshab, kremniy p-tipining qotishmasi shundaydirki, bunday o'tkazgich uyga atomlarni qo'shish (qotishma) uchun ortiqcha kirlarni joylashtiradi. Dielektrikning yupqa to'pi (kremniy oksidi) roztashovaniya o'tkazgichining ustiga qo'yiladi va metall to'p yirtqichning ustiga qo'yiladi, bu esa deklanşör vazifasini bajaradi, shuning uchun dala effektli tranzistorlar terminologiyasini moslashtiradi (1-rasm). ).

Rejalashtirilganidek, o'tkazgichdagi yorug'lik infuziyasi ostida elektron-dirkov tikishlar hisoblab chiqiladi. Generatsiya jarayonidan proteo tartibi sodir bo'ladi va teskari jarayon dirok va elektronlarning rekombinatsiyasidir. Shuning uchun siz kirishga, o'rnatilgan elektronika va kirlarni qismlarga ajratishga va kerakli soatni cho'zish orqali ularni tejashga odatlanishingiz kerak. Aje bir xil kílkíst ilkíst ín fotoelectronív ínformatsiyu ínformatsíyu íntensivníst pohlenny svítla. Buning uchun va tan olingan panjur izolyatsion dielektrikning to'pi hisoblanadi. Darvozaga ijobiy potentsial qo'llaniladi deb faraz qiling. Bu vaqtda, elektr o'tkazgichning yorilishiga kirib boradigan hosil bo'lgan elektr maydonining oqimi ostida, asosiy zaryad tashuvchilari bo'lgan dirka elektrchining bikida, so'ngra uning glibiga parchalana boshlaydi. dirijyor. Supero'tkazuvchilar va dielektrik o'rtasidagi chegarada maydon asosiy burunlar, ya'ni maydon tomonidan bloklanadi va maydonning kengayishi qo'llaniladigan potentsialning kattaligiga qarab yotqizilishi kerak. Mintaqaning o'zi fotoelektronlar uchun "to'plam" dir. Haqiqatan ham, yorug'lik o'tkazuvchisi sifatida, o'rnatilgan elektronika va yoriqlar qarama-qarshi yo'nalishda - dirklar o'tkazgichning glibiga, elektronika esa parchalangan to'pga tushadi. Ushbu to'pda toshlar yo'q, keyin elektronika kerakli soat davomida rekombinatsiyasiz saqlanadi. Tabiiyki, elektronlarning to'planishi tugamaydigan bo'lishi mumkin. Dunyoda ular orasidagi elektronlar soni ko'proq va musbat zaryadlangan yoriqlar elektr maydonini keltirib chiqaradi, bu esa deklanşör tomonidan yaratilgan maydonga parallel ravishda to'g'rilanadi. Natijada, o'tkazgichning o'rtasida joylashgan maydon nolga o'zgaradi, shundan so'ng kosmik zamin va elektronika jarayoni imkonsiz bo'ladi. Natijada, elektron-Dirk juftligini o'rnatish rekombinatsiya bilan birga keladi, shuning uchun yopiq to'pdagi "axborot" elektronika soni ko'payishni to'xtatadi. Va bu erda siz sensorning quvvatini to'ldirish haqida gapirishingiz mumkin.

Biz ikkita muhim vazifa uchun qurilish sensorini ko'rib chiqdik - fotonlarni elektronikaga aylantirish va ularni to'plash. Ushbu axborot elektronikasini konvertatsiya qilishning asosiy bloklariga o'tkazish vazifasi yo'qolgan, shuning uchun ma'lumotni bilish vazifasi yo'qolgan.

Biz bir emas, balki bir xil dielektrik yuzasida bir-biriga yopishgan panjurlar novdasini ko'ramiz (2-rasm). Fotogeneratsiya natijasida elektronlar to'plangan panjurlardan biri ostida bo'lsin. Agar tuproq eshigi yuqori ijobiy potentsialni bersa, elektronika kuchli maydon hududiga o'tishni boshlaydi, shunda ular bir eshikdan ikkinchisiga o'tadi. Endi aniq bo'lishi mumkinki, agar biz panjurlarni yopishimiz mumkin bo'lsa, ularni nazorat qilish mumkin bo'lgan turli xil kuchlanishlar bilan ta'minlash orqali bunday tuzilma yordamida zaryad paketining lokalizatsiyasini o'zgartirish mumkin. Tsiomada ham xuddi shunday oddiy printsip bu poydevor zaryadlash havolasi bilan biriktirilgan.

PZZ ning mo''jizaviy kuchi shundaki, to'plangan zaryadni ko'chirish uchun barcha uch turdagi panjurlar etarli bo'ladi - bitta uzatuvchi, bitta qabul qiluvchi va bitta izolyator, ular bir juft qabul qiluvchi va uzatuvchi va bir martalik panjurlarni taqsimlaydi. uchtasi bitta soat avtobusiga buti z'ê bo'lishi mumkin, bu faqat bitta tashqi displeyni bildiradi (3-rasm). Tse va ê PZZ da eng oddiy uch fazali registr zsuvu.

Dosi mi PZZ-sensoriga faqat bitta tekislikda qaradi - vzdovzh lateral kesma. Bizning ko'rish maydonining orqasida elektronni olib tashlash mexanizmi ko'ndalang yo'nalishda, uzoq nikohga o'xshash panjur bilan bloklangan. Vrahovyuchi, o'tkazgichning yoritilishi bunday nikohning chegaralarida bir xil emasligi, yorug'lik oqimi ostida elektronikani o'rnatish tezligi deklanşör bilan almashtiriladi. Agar siz elektronlar joylashgan hudud yaqinidagi lokalizatsiyaga tashrif buyurishga odatlanmasangiz, diffuziya natijasida elektronlar kontsentratsiyasi yo'qoladi, bu yorug'lik intensivligining o'zgarishi to'g'risidagi ma'lumot keyingi to'g'ridan-to'g'ri. chiziq yo'qoladi. Shubhasiz, panjurni xuddi oldingidek, ko'ndalang yo'nalishda kengaytirish mumkin edi, lekin uni oldindan tayyorlash kerak edi. ajoyib raqam PZZ-matritsadagi panjurlar. Shuning uchun, o'rnatilgan elektronlar mahalliylashtirish uchun, kech g'alaba, shunday deb nomlangan to'xtatish kanallari (Fig. 4), yorug'lik uyida bir harakat bilan dirijyor ayolning xotini. Uyning kontsentratsiyasi qanchalik ko'p bo'lsa, bunday o'tkazgichning o'rtasida ko'proq yirtqichlar o'rnatiladi (uyning teri atomi yovvoyi tabiatning o'rnatilishidan oldin keltiriladi). Ale, yovvoyi tabiatning kontsentratsiyasida, yotadi, bu holda uning ostidagi darvoza ustidagi bosim hudud tomonidan o'rnatiladi. Intuitiv ravishda, o'tkazgichdagi diroklarning kontsentratsiyasi qanchalik ko'p bo'lsa, ko'mirni yoqish muhimroq ekanligi tushunildi.

Biz PZZ ga sirt uzatish kanali bilan ulanishi uchun PZZ-matritsasining tuzilishini ko'rib chiqdik, chunki to'plangan zaryadni uzatuvchi kanal o'tkazgich yuzasida joylashgan. Yuzaki uzatish usuli vositachi o'tkazgichning kuchi tufayli yuzinchi nedolikív past bo'lishi mumkin. O'ng tomonda, ochiq maydonda o'tkazgichning to'siqlari yulduzlar qichqiradigan ko'plab izlar bilan yogik kristall panjaraning ideal simmetriyasini buzayotganida. Qattiq jismning nozik fizikasini o'rganmasdan, elektronika uchun xuddi shunday kondensatsiyalangan energiya pastalarini ishlab chiqarish mumkinligi hurmatga sazovor. Natijada, elektronlarning to'plangan nuri bir eshikdan ikkinchisiga o'tish o'rniga, bu pastalar bilan to'ldirilishi mumkin. Bundan tashqari, bunday pastalar elektronikani uzata olmaydi va agar kerak bo'lsa, ishga tushmaydi. Ko'rinib turibdiki, o'tkazgich "shovqin" chiqaradi - aks holda, panjur ostida to'plangan elektronlar miqdori loydan bug'lanishning intensivligini aniq ko'rsatmaydi. Bunday ko'rinishlarni yashirish mumkin, ammo kimga o'tkazish kanalining o'zi tadqiqotchining ko'mirini olib tashlash uchun zarurdir. Ushbu yechim 1972 yilda Philips mutaxassislari tomonidan amalga oshirilgan. Ushbu g'oya p-tipli o'tkazgichning sirt maydoni yaqinida elektronning asosiy zaryadida o'tkazgich bo'lgan n-tipli o'tkazgichning yupqa to'pi mavjudligiga asoslangan edi (5-rasm).

Ikkisining aloqasi ekanligini bilish yaxshi turli xil turlari o'tish o'rtasida yopiq to'pni o'rnatishgacha qurish uchun o'tkazuvchanlik. rahunok dífuzíí̈ dirok i elektronív v zaêmno protilezhnyh prilezhnymi í̈x rekombinatsiyasi uchun Vídbuvaêtsya tse. Panjurga ijobiy potentsialni etkazib berish zararlangan hududning kengayishini oshiradi. Xarakterli jihati shundaki, endi maydonning o'zi yopiq yoki fotoelektronlarning sig'imi sirtda emas, balki elektronlar uchun makaronda ham mavjud. Bunday uzatish kanali biriktirma deb ataladi va barcha joriy PPPlar biriktirma uzatish kanalidan o'z-o'zidan tayyorlanadi.

Biz ko'rib chiqqan PZZ-sensor ishlashining asosiy tamoyillari PZZ-matritsalari arxitekturasi ortida boshqalarni ilhomlantirish uchun ishlatiladi. Strukturaviy ravishda ikkita asosiy matritsa sxemasini ko'rish mumkin: kadrlar bo'ylab va qatorlararo o'tkazmalar bilan.

Kadrma-kadrga uzatiladigan matritsada qatorlar soni bir xil bo'lgan ikkita teng bo'lim mavjud: to'plash va saqlash. Ushbu qismlardagi teri qatori uchta panjur (uzatuvchi, qabul qiluvchi va izolyatsiya) bilan o'rnatiladi. Bundan tashqari, allaqachon ko'proq rejalashtirilganidek, barcha qatorlar gorizontal chiziqda saqlash joyini tashkil etuvchi to'xtash kanallari chizig'isiz ajratilgan. Shunday qilib, PZZ-matritsaning (piksel) eng kichik strukturaviy elementi uchta gorizontal panjurdan va ikkita vertikal to'xtash-kanaldan yaratiladi (6-rasm).

Ta'sir qilish soati ostida fotoelektronlar kesma yaqinida to'planadi. Darvozaga yuborilgan bir qator tsikllardan so'ng, to'plangan to'lovlarni to'plangan qismdan soyali saqlash qismiga o'tkazing, shunda butun ramka yana o'tkaziladi. Shuning uchun, bunday arxitektura PZZ nomini kadrma-kadr o'tkazmalaridan olib tashladi. O'tkazilgan bo'limdan so'ng, to'planish tozalanadi va zaryadlarni qayta to'plash mumkin, shuningdek, xotira bo'limidan zaryad gorizontal o'qish registrida bo'lishi kerak. Gorizontal registrning tuzilishi PZZ-sensorning tuzilishiga o'xshaydi - bu zaryadni uzatish uchun uchta eshik. Gorizontal registrning teri elementi asosiy xotira bo'limi bilan zaryadlash aloqasiga ega bo'lishi mumkin va to'plangan qismdan teri soatining zarbasi uchun butun qator o'qish registriga kiritilishi kerak, keyinchalik u tashqi podstansiyaga o'tkaziladi. qayta ishlash.

PZZ-matritsaning sxemasi ko'rib chiqildi, ammo faqat bitta cheksiz farq bor - yuqori to'ldirish omili. Ushbu atama matritsaning fotosensitiv maydonini umumiy maydonga kengaytmasini nomlash uchun ishlatiladi. Kadrma-kadr o'tkazuvchan matritsalar uchun to'ldirish koeffitsienti 100% bo'lishi mumkin. Ushbu o'ziga xoslik sizga hatto nozik aksessuarlar asosida yaratishga imkon beradi.

Matritsaning ko'rib chiqilgan bema'niligining kremi bir qator kamchiliklarga ega bo'lishi mumkin. Biz uchun transfer jarayonini yumshatib bo'lmasligi muhim. Vaziyatning o'zi salbiy ko'rinishlarni past darajaga etkazishdir. Bo'limdan zaryadni o'tkazish jarayonida birinchisining saqlash bo'limidagi to'planish aniqlangan va fotoelektronlarni to'plash jarayoni bilan to'ldiriladi. Tasvirning balolari o'z hissasini boshqa birovning to'lov paketidan o'z hissasini qo'shishini, shu qisqa soat ichida shamolni ular orqali o'tish uchun shunday sharobni cho'zish orqali olib kelish uchun Tse. Kadrning natijalari xarakterli sifatida yaratilgan vertikal masxara, bu tasvirning buzg'unchi ko'rinishidan butun ramka bo'ylab cho'zilgan. Shubhasiz, shunga o'xshash hodisalar bilan kurashish uchun siz turli xil hiyla-nayranglarni to'xtatishingiz, eng radikal tarzda - to'plash bo'limi va uzatish bo'limi ostida himoya qilishingiz mumkin, shunda transfer soyali maydonda davom etadi. Bunday arxitekturaning matritsalari qatorlararo o'tkazmalardan PZZ nomini olib tashladi (7-rasm).

Shu bilan birga, yuqorida ta'riflanganidek, to'plangan zaryadning elementlari sifatida, ramka-kadrga o'tkaziladigan matritsa, bu erda fotodiodlar paydo bo'ladi (fotodiodlar keyinroq muhokama qilinadi). Fotodiodlar tomonidan to'plangan zaryadlar soyali PZZ-elementlarda uzatiladi, go'yo ular zaryadni uzoqlashtiradigandek. Vertikal PZZ-reestridagi fotodiodlardan butun ramkaning uzatilishi bir soat siklida o'tkazilishi muhimdir. Oziqlanish qonunini ayblang: nima uchun bunday arxitektura qatorlararo ko'chirish nomini olib tashladi ("qatorlar bo'ylab uzatish" atamasi ham qo'llaniladi)? Maydonni kengaytirish, qatorlararo nom berish, shuningdek, kvadratma-kadr uzatish uchun biz tasvirni ekranda aks ettirish, video signalni shakllantirishning asosiy printsipini taxmin qilamiz. Xodimlar signali o'sha soatda ekranda skanerdan o'tkaziladigan elektron so'rovning bir qatordan hujum qulog'iga o'tishi uchun zarur bo'lgan qatorlar orasidagi intervallar bilan ajratilgan signallardan iborat. Є shuningdek interstitsial promiski - bir soat, almashinuvni qolgan qatorning oxiridan birinchi qatorning boshiga (yangi ramkaning o'tishi) ko'chirish kerak.

Kadrlararo transferlar bilan CCD matritsasining arxitekturasini aniqlash uchun ma'lum bo'ldiki, kadrni yig'ish bo'limidan saqlash bo'limiga o'tkazish video signalga kadrlararo intervalning har bir soatida olinadi. Tse y zrozumilo, butun ramkani uzatish uchun bir soatlik muhim interval kerak. Qatorlararo o'tkazmalar arxitekturasida freymning uzatilishi har bir siklda sodir bo'ladi va bir soat davomida kichik intervalgacha erishish mumkin. Tasvir audio signalning gorizontal registriga o'tish uchun berildi va uzatish video signal intervallari qatorlari orasida soatlab qatorlarda amalga oshiriladi.

Crim ikki xil turdagi PZZ-matritsalari boshqa sxemalarga asoslangan. Misol uchun, PZZ-matritsaga saqlash bo'limining qatorlararo o'tkazmasini qo'shganda, ramkalararo va qatorlararo mexanizmni (qator-ramka uzatish) birlashtiruvchi sxema paydo bo'ladi. Kadrni o'tkazishda fotosensitiv elementlar bir soat tsiklida qatorlararo intervalning bir soati uchun va bir soatlik kadrlar oralig'ida kadrlar suratga olish qismiga (kadrlararo uzatish) o'tkaziladi; Bo'limdan, ramka olinganda, ramka qatorlararo intervallarning birinchi soati uchun gorizontal registrga o'tkaziladi (kadrlararo uzatish).

IN Dam olish vaqti nabuli sakkiz bo'lakli piksel utvoryuyut sifatida original stylnikovu arxitekturasini vikoristovuyut super-CCD (Super CCD) deb nomlangan kengaytirilgan. Uning yorug'ligi uchun kremniyning ishchi yuzasi ortadi va piksellar kengligi (PZZ piksellar soni) siljiydi. Bundan tashqari, piksellarning sakkizburchak shakli yorug'likka sezgir yuzaning maydonidan kattaroqdir.

CMOS sensorlari

Asos sifatida, sensorning eng kichik turi bu CMOS sensori (CMOS - qo'shimcha metall oksidi o'tkazgich; ingliz terminologiyasida - CMOS).

CMOS sensorlarining ichki arxitekturasi boshqacha bo'lishi mumkin. Shunday qilib, fotosensitiv element sifatida fotodiodlar, fototransistorlar yoki fotoventilatorlar harakat qilishi mumkin. Fotosensitiv elementning turidan qat'i nazar, fotogeneratsiya jarayoni uchun mas'ul bo'lgan dirok va elektronlarning bo'linish printsipi doimo bekor qilinadi. Keling, fotodiodning eng oddiy turini ko'rib chiqaylik, uning ustunidan barcha fotoelementlarning ishlash printsipini tushunish oson.

Eng oddiy fotodiod - n- va p-tipli o'tkazgichlarning aloqasi. Ushbu o'tkazgichlarning o'zaro ta'sirida hudud yopiq bo'lib, u simlar va elektronikadan ozod bo'ladi. Bunday maydon asosiy zaryad tashuvchilarning o'zaro qarama-qarshi yo'nalishda tarqalishidan keyin hosil bo'ladi. Dirks p-ichimlik o'tkazgichdan (mintaqadan tobto, de í̈x toshib ketishi) n-tomizuvchi o'tkazgichga (kontsentratsiyasi past bo'lgan hududga) tushadi va elektronlar to'g'ri chiziqqa, so'ngra n-dan tushadi. dip o'tkazgichni p-dp ga. Dirks va elektronlarning bunday rekombinatsiyasi natijasida mintaqa hosil bo'ladi va yaratiladi. Bundan tashqari, kaltaklangan hududning chegaralarida ularning uylari ochiq, bundan tashqari, n-mintaqada ular ijobiy zaryadga ega, p-mintaqada esa - salbiy. Qi zaryadi, zararlangan hududning chegaralari bo'ylab tarqalib, ikkita plastinkadan tashkil topgan tekis kondansatörda yaratilganga o'xshash elektr maydonini o'rnatadi. Maydonning o'zi fotogeneratsiya jarayonida o'rnatilgan elektr va elektronlarning keng maydoni funktsiyasini yutadi. Bunday mahalliy maydonning mavjudligi (yogo ham potentsial to'siq deb ataladi) har qanday fotosensitiv sensor uchun muhim moment (fotodiod uchun kam emas).

Fotodiodning yorug'lik bilan yoritilganligi va yorug'lik n-o'tkazgichga tushishi va yorug'likni o'zgartirishdan oldin perpendikulyarlarning p-n-o'tishi qabul qilinadi (8-rasm). Fotoelektronika va fotoelektrik kristall yadrosiga tarqaladi va rekombinatsiya qilinmagan qismi p-n o'tish yuzasiga etib boradi. Biroq, kuchli elektr maydoniga ega bo'lgan elektronika uchun - qidirib bo'lmaydigan o'tish - potentsial to'siq, elektronika p-n-o'tishni bartaraf eta olmaydi. Dirks yaxshi, navpaki, prikoryuyutsya elektr maydoni va p-mintaqasiga kirib boradi. Yorug'lik va elektronlarning ochiq maydoni natijasida n-mintaqasi manfiy (juda fotoelektronlar), p-mintaqasi esa musbat zaryadlangan (juda fotoelektrik).

PZZ datchiklari ko'rinishidagi CMOS sensorlarining asosiy xususiyati zaryadni to'plash yo'lida emas, balki uzoqroq o'tkazish yo'lida. PZZ ning ichki qismidagi CMOS texnologiyasi to'g'ridan-to'g'ri fotosensitiv matritsa bo'rttirma qilingan kristalda ko'proq operatsiyalarni bajarishga imkon beradi. Krim vilnennya elektronív í̈x transmissiyalari, CMOS-datchiklar tasvirni qayta ishlash, tasvirning konturlarini ko'rish, analogdan raqamliga o'tkazishning o'tish va tebranishlarini o'zgartirishi mumkin. Bundan tashqari, dasturlash CMOS sensorini yaratish mumkin, shuningdek, yanada boy funktsional qo'shimchalarni olib tashlash mumkin.

Bitta mikrosxema tomonidan bajarilishi mumkin bo'lgan bunday keng funktsiyalar CMOS texnologiyasining PZZga nisbatan asosiy afzalligi hisoblanadi. Kimda zarur tovush komponentlarining qisqa soni bor. CMOS sensorining raqamli kamerasidagi kalit sizga tovush chiqaradigan erga boshqa chiplarni o'rnatishga imkon beradi - masalan, raqamli signal protsessorlari (DSP) va analog-raqamli konvertorlar.

CMOS texnologiyasining shiddatli rivojlanishi 1993 yilda faol pikselli sensorlar yaratilganda boshlangan. Ushbu texnologiya yordamida charm pikselni tranzistorli kalit orqali o'qish mumkin, bu esa zaryadni to'g'ridan-to'g'ri pikseldagi kuchlanishga aylantirish imkonini beradi. Bundan tashqari, sensorning teri pikseliga etarli darajada kirish imkoniyati paydo bo'ldi (o'xshash operativ xotira etarli kirish imkoniyati bilan). CMOS sensorining faol piksellaridan zaryadni o'qish parallel sxemadan keyin amalga oshiriladi (9-rasm), bu teri pikselidan yoki piksellar ustunidan signalni o'rtasiz o'qish imkonini beradi. Etarlicha kirish CMOS sensori nafaqat butun matritsani, balki tanlangan maydonlarni ham (simsiz o'qish usuli) o'qish imkonini beradi.

PZZ oldidagi CMOS matritsalarining afzalliklaridan qat'i nazar (asosiy sabab past narx), hidning bir qator kamchiliklari bo'lishi mumkin. CMOS-matritsa kristalida qo'shimcha sxemalarning mavjudligi tranzistorlar va diodlar kabi bir qator haddan tashqari o'tishlar paydo bo'lishidan oldin, shuningdek, CMOS-matritsalarini bugungi kunda "shovqinli" qiladigan ortiqcha zaryadning ta'siridan oldin bo'lishi kerak. Shuning uchun professional raqamli kameralar tez orada PZZ-matritsalar bilan g'alaba qozonadi va CMOS sensorlari arzon qo'shimchalar bozorini egallaydi, toki bunday vaqtgacha veb-kameralar ko'rinadi.

Rangni qanday chiqarish mumkin

Fotosensitiv sensorlar qanchalik ko'p va reaktiv bo'lsa, yorug'likning intensivligi shunchalik kam porlaydi - agar intensivlik bo'lsa, unda ko'proq zaryad to'planadi. Oziqlanish qonunini ayblash: tasvirning rangini qanday kiritish kerak?

Kamera ranglarni ajrata olishi uchun faol piksel bir qator rang filtrlari (CFA, rang filtri massivlari) bilan qoplangan. Rang filtrining printsipi yanada sodda: sharob qo'shiq rangi ustidan yorug'likni o'tkazadi (boshqacha aytganda, faqat qo'shiq shamoli bilan yorug'lik). Ammo bu filtrlarning qanchasi kerak, shuning uchun qancha rangdagi ranglar amalda chegaralanmagan? Ko'rinib turibdiki, biron bir rang sxemasi mavjudmi yoki yo'qmi, siz ba'zi asosiy (asosiy) ranglarning qo'shiq nisbatlarini olib tashlashingiz mumkin. Eng mashhur qo'shimcha modeli RGB (Qizil, Yashil, Moviy) uchta bunday rangga ega: qizil, yashil va ko'k. Bu faqat uchta rang filtri kerakligini anglatadi. Shunisi e'tiborga loyiqki, RGB rang modeli yagona emas, balki eng muhim raqamli veb-kameralar o'z-o'zidan g'alaba qozonadi.

Filtrlarning eng mashhur qatori Bayer naqshidir. Mening tizimimda qizil, yashil va ko'k filtrlar tekshirish tartibida saqlanadi va yashil filtrlar soni ikki baravar katta, pastki qizil yoki ko'k. Tikish tartibi shundayki, qizil va ko'k rangli filtrlar yashil ranglar orasiga tikiladi (10-rasm).

Bunday spívvídnoshennia yashil, qizil va ko'k filtrlar zorny sprinyatta odamlarining o'ziga xos xususiyatlari bilan izohlanadi: bizning ko'zlarimiz yashil rangga sezgir.

PZZ-kameralarda uchta rangli kanalni yig'ish signalni analogdan raqamliga o'tkazgandan so'ng tasvirni shakllantirish uchun ilovada amalga oshiriladi. CMOS sensorlari uchun chalkashliklar to'g'ridan-to'g'ri chipdan ko'rish mumkin. Har qanday holatda, teri filtrining asosiy ranglari sezgir filtrlarning yaxshilangan ranglari bilan matematik tarzda interpolyatsiya qilinadi. Bundan tashqari, tasvir pikselining haqiqiy rangini olish uchun faqat ushbu pikselning yorug'lik filtridan o'tgan yorug'lik intensivligini emas, balki yorug'lik intensivligining qiymatini ham bilish kerak. piksellarning yorug'lik filtri.

Yuqorida aytib o'tilganidek, RGB rang modeli uchta asosiy rangga ega, ular yordamida siz ko'rinadigan spektrni ko'rishingiz mumkin. Raqamli kameralarni ajratish uchun nechta oynaga ruxsat berasiz? Turli xil rangdagi ranglarning maksimal soni rangning chuqurligiga, yakka qora rangga ega bo'lib, rangni kodlash uchun g'alaba qozongan janglar soniga tayinlanadi. Teri rangi uchun 24 bit chuqur rangga ega mashhur RGB 24 modelida 8 bit qo'shilgan. 8 ta jangning yordami uchun siz qizil, yashil va ko'k ranglardagi 256 xil rangni so'rashingiz mumkin. Teri rangi 0 dan 255 gacha bo'lgan qiymatga ega bo'lishi kerak. Masalan, qizil rang 256 gradatsiyaga ega bo'lishi mumkin: sof qizil (255) dan qora (0). Maksimal qiymat kod sof rangga beriladi va teri rangi uchun kod haqoratli tartibda o'zgartiriladi: qizil, yashil va ko'k. Masalan, sof qizil rangning kodi (255, 0, 0), yashil rangning kodi (0, 255, 0) va ko'k rangning kodi (0, 0, 255) da yoziladi. ). Sariq rangni qizil va yashil rangga o'zgartirish mumkin, ikkinchi kod esa tomoshabinda qayd etiladi (255, 255, 0).

RGB modellari atrofida bir xil va yorqinlik va rangning pastki signallariga asoslangan YUV va YSrCb keng tarqalgan modellari ham mavjud. Y signali yorqinlik signalidir, bu qizil, yashil va ko'k ranglarning aralashmasidan kelib chiqadi. U va V (Cr, Cb) signallari rang-barangdir. Shunday qilib, U signali rangli tasvirning ko'k va sariq komponentlari orasidagi farqga yaqin, V signali esa rangli tasvirning qizil va yashil komponentlari orasidagi farqga yaqin.

YUV (YCrCb) modelining asosiy afzalligi shundaki, ushbu kodlash usuli, agar kerak bo'lsa va katlanmış bo'lsa, pastroq RGB, kamroq tutunni oldini oladi. O'ng tomonda, inson ko'zining yorqin Y-komponentiga va rang-differensial tarkibiy qismlariga sezgirligi bir xil emasligi sababli, ikkinchi o'zgarishning prorydzhuvannyam (interliving) bilan muvofiqligi odatda qabul qilinadi. rang-masofali komponentlar, agar rangga boy komponentlar va vikariylar galvanizlangan bo'lsa (bu sxemaning nomi 4: 1: 1). 4: 1: 1 sxemasi ikkinchi kirishning chiqishini tezlashtirishga imkon berishi muhim emas (to'rtta ketma-ket piksel uchun 12 baytni oltitaga etkazish). YUV 4: 2: 2 sxemasiga muvofiq kodlanganda, yorqinlik signali teri nuqtasi uchun uzatiladi va U va V rang signallari faqat qatordagi boshqa teri nuqtasi uchun.

Qanday qilib raqamli

veb-kameralar

Barcha turdagi raqamli kameralarning ishlash printsipi taxminan bir xil. Keling, eng oddiy veb-kameraning odatiy sxemasini ko'rib chiqaylik, uning asosiy xususiyati boshqa turdagi kameralar orasida kompyuterga ulanish uchun USB-interfeysning mavjudligi.

Krim optik tizimi (ob'ektiv) va nurga sezgir PZZ yoki CMOS sensori obov'azkovoyu ê yorug'likka sezgir sensorning analog signallarini raqamli kodga aylantiradigan analog-raqamli konvertorning (ADC) mavjudligi. Bundan tashqari, rangli tasvirni shakllantirish tizimi zarur. Kameraning yana bir muhim elementi - kerakli formatga o'tkazishdan oldin ma'lumotlarni siqish va tayyorlashni ta'minlaydigan sxema. Misol uchun, tahlil qilingan Web-kamerada video ma'lumotlar USB interfeysi orqasida kompyuterga uzatiladi va USB interfeysi boshqaruvchisi bu chiqish uchun javobgardir. Strukturaviy diagramma Raqamli kamera rasmda ko'rsatilgan. o'n bir.

Uzluksiz analog signalni tanlash uchun topshiriqlarni analogdan raqamliga o'tkazish signallarning chastotasi bilan tavsiflanadi, bu analog signal simulyatsiya qilingan soat oraliqlarini ko'rsatadi, shuningdek, uning zaryadsizlanishi. Razryadníst ADC - ce kílkíst bytyv, yaky vikoristovuyutsya teri signali. Masalan, 8 bitli ADC sifatida signalni ifodalash uchun 8 bit ishlatiladi, bu chiqish signalining 256 gradatsiyasini ajratish imkonini beradi. Boshqa 10-bitli ADC bilan analog signalning 1024 tagacha turli gradatsiyalarini farqlash mumkin.

Past tarmoqli kengligi USB 1.1 binosi orqali (jami 12 Mb / s, buning uchun veb-kamera 8 Mb / s dan ko'p bo'lmagan) kompyuterga ma'lumotlarni uzatishdan oldin ma'lumotlarni siqish kerak. Misol uchun, agar ramka o'lchami 320 × 240 piksel va rang chuqurligi 24 bit bo'lsa, siqilmagan shakldagi ramka hajmi 1,76 Mbit / s ni tashkil qiladi. USB kanali uchun 8 Mb / s tarmoqli kengligi bilan siqilgan signalni uzatishning maksimal tezligi soniyasiga 4,5 kvadratdan kamroq bo'ladi va aniq videoni olib tashlash soniyasiga 24 soat ko'proq kadrlar uzatish tezligini talab qiladi. Bunday darajadagi ma'lum bo'ldiki, uzatiladigan ma'lumotni apparat siqishsiz kameraning normal ishlashi mumkin emas.

Texnik hujjatlarga ko'ra, CMOS matritsasi 664 × 492 (326 688 piksel) ga bo'linishi mumkin va soniyasiga 30 kvadratgacha tezlikda ishlashi mumkin. Sensor progressiv va kichik turdagi ko'taruvchi sifatida yaxshilanadi va signal-shovqin nisbati 48 dB dan yuqori bo'lishini ta'minlaydi.

Blok diagrammasidan ko'rinib turibdiki, rangni shakllantirish bloki (analog signal protsessori) ikkita kanalga ega - RGB va YCrCb va YCrCb modeli uchun rang va rang signallari formulalar yordamida hisoblanadi:

Y = 0,59G + 0,31R + 0,11B,

Cr = 0,713 × (R - Y),

Cb=0,564×(B-Y).

Analog signal protsessori tomonidan yaratilgan RGB va YCrCb analog signallari piksel tezligi bilan sinxronlashni ta'minlaydigan 13,5 MSPS tezligidan foydalangan holda ikkita 10 bitli ADC tomonidan qayta ishlanadi. Raqamlashtirishdan so'ng ma'lumotlar raqamli konvertorga yuborilishi kerak, u videoni 16-bitli YUV 4: 2: 2 formatida yoki 8 bitli Y 4: 0: 0 formatida tashkil qiladi va 16-bitli orqali chiqish portiga yuboriladi. bit yoki 8 bitli avtobus.

Bundan tashqari, ko'rish mumkin bo'lgan CMOS sensori tasvirni to'g'rilashning keng imkoniyatlariga ega: oq rang balansi sozlamalarini o'tkazish, ekspozitsiyani boshqarish, gamma tuzatish, rangni tuzatish va hk. Sensor SCCB (Serial Camera Control Bus) interfeysi yordamida robot tomonidan boshqarilishi mumkin.

OV511+ mikrosxema, uning blok diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. 13 - USB boshqaruvchisi.

Kontroller USB-avtobus orqali 7,5 Mb/s gacha tezlikda videoma’lumotlarni uzatish imkonini beradi. Muhim emas translyatsiyaning bunday chalkashligi video oqimini yoqimli shveddan frontal siqishsiz uzatishga yo'l qo'yilmaydi. Albatta, siqish USB tekshiruvi asosiy maqsadi hisoblanadi. 8:1 siqish nisbatigacha real vaqt rejimida kerakli siqishni ta'minlovchi nazoratchi videoni sekundiga 10-15 kadr tezlikda 640x480 bo'linish tezligi va sekundiga 30 kadr tezligi bilan uzatish imkonini beradi. soniyada 30 kvadratga bo'linish.

Ma'lumotlarni siqish uchun xususiy siqish algoritmini amalga oshiradigan OmniCE bloki taqdim etiladi. OmniCE nafaqat video oqimining zarur xavfsizligini, balki minimal ma'lumotlar bilan dekompressiya xavfsizligini ham ta'minlaydi. markaziy protsessor(Qabul qiling, sotuvchilarni tasdiqlash uchun). OmniCE bloki tomonidan taqdim etilgan siqilish darajasi video oqimining kerakli tezligiga qarab 4 dan 8 gacha o'zgaradi.

ComputerPress 12" 2001 yil

Kirish

Men robotimni ko'rib chiqaman uyingizda oynalari zaryadlovchi havolasi bo'lgan aksessuarlar, parametrlar, yaratilish tarixi, o'rta infraqizil diapazondagi hozirgi PZZ kameralarining xususiyatlari haqida.

Natijada, vikonanny muddatli ish vivchiv adabiyoti zí yaratish, printsip dííí, texnik xususiyatlar o'rta IX diapazondagi PZZ-kameralarni zastosuvannya.

PZZ. Robot PZZning fizik printsipi. PZZ-matritsa

PRESIE IZ zaryadlash stantsiyasi (CCD) ê Zagalnyyy Vítívproviydniki Pídkladtsi bo'yicha namunali TIR-konstruksiyalari (metall - Dielectrick- buloqlar) kechirilishiga yaqin, bunday unvon, scho stupets Methalovich Elektrodív Men chalkashtiraman Ma Lyníin Azhíy tizimida M Lyníin Azhíy muntazam ravishda. Sousídny x-yelods (1-rasm). Tsya furnishing robotlar birlamchi va o'zaro bog'liq MIS tuzilmalari bilan qurilishi haqiqatini chalkashtirib yuboradi.

Malyunok 1 - PZZ tuzilishi

Fotosensitiv PZZ ning asosiy funktsional xususiyatlari - konvertatsiya qilish optik tasvirlar elektr impulslarining ketma-ketligi (video signalni shakllantirish), shuningdek raqamli va analog ma'lumotlarni saqlash va qayta ishlash.

PZZ monokristalli kremniy asosida tayyorlanadi. Buning uchun kremniy plastina yuzasida termal oksidlanish usuli bilan kremniy dioksidining yupqa (0,1-0,15 mkm) dielektrik erishi hosil bo'ladi. Bu jarayon o'tkazgich - elektrchining ajratilishi o'rtasidagi puxtalikni ta'minlash va kordonda rekombinatsiya markazlarining kontsentratsiyasini minimallashtirish uchun amalga oshiriladi. MIS-elementlardan tayyorlangan elektrodlar alyuminiy bilan vibratsiyalanadi, ularning qalinligi 3-7 mikron, elektrodlar orasidagi bo'shliq 0,2-3 mikron. PZZ chiziqli va matritsadagi MIS-elementlarning odatiy soni 500-2000; Plastinaning maydoni Teri qatorining ekstremal elektrodlari ostida elektr zaryadlarining (zaryad paketlari) qismlarini kiritish - olib tashlash uchun ishlatiladigan p-n - o'tishlar tomonidan tayyorlanadi. yo'l (in'ektsiya p-n-o'tish). Fotoelektrik bilan PZZ zaryadlash paketlarining kiritilishi batareyaning old tomonidan ko'rinadi. Frontal yoritishda alyuminiy elektrodlarini soya qilmaslik uchun ularni spektrning ko'rinadigan va yaqin IX diapazonlarida shaffof bo'lgan kuchli qo'shilgan polikristalli kremniy (polisilikon) chayqashlari bilan almashtirish kerak.

CCD robot printsipi

Chomudagi robot PZZ o'qining Zagalny printsipi. Agar siz CCD metall elektrodiga salbiy kuchlanishni qo'llasangiz, u holda astarning asosiy burunlari bo'lgan elektronikaning elektr maydonining yo'nalishi bo'yicha isitgichning yuzasiga o'ting. Sirtda, maydon yopiq, chunki energiya diagrammasida bu kichik burunlar uchun potentsial teshik - dirok. Yakí dirkaning qiu hududiga tushishi dielektrikning bo'linishi - o'tkazgich o'rtasidagi chegaraga tortiladi va tor yaqin sirt to'pi yaqinida lokalize qilinadi.

Endi, agar tikuv elektrodiga kattaroq amplitudali salbiy kuchlanishni qo'llasak, u holda unga katta potentsial chuqur va dirka o'tadi. PZZ ning turli elektrodlariga kerakli elektr kuchlanishlarini qo'llash orqali tinch sirt hududlarida zaryadlarning saqlanishini ham, sirtdagi zaryadlarning to'g'ridan-to'g'ri harakatlanishini ham ta'minlash mumkin (strukturadan strukturaga). Zaryad to'plamini (rekord) joriy etish p-n-birikmasi, tarqalishi, masalan, ekstremal PZZ elementi yaqinida yoki yorug'lik ishlab chiqarish orqali amalga oshirilishi mumkin. Tizimdan zaryadni ko'rish (o'qish) p-n-birikmasining yordami uchun buni qilishning eng oson yo'li. Bu darajaga CCD qaysidir ma'noda biriktirilgan tashqi ma'lumotlar(elektr yoki yorug'lik signallari) ruhomi burunlarining zaryad paketlarida aylantiriladi, go'yo kuylash tartibi bo'yicha ular sirtga yaqin hududlarda joylashgan va ma'lumotlarni qayta ishlash bu paketlarni sirtda keratinlash orqali amalga oshiriladi. PZZ asosida raqamli va analogli tizimlarni qurish mumkinligi aniq. Raqamli tizimlar uchun PZZ ning boshqa elementida diroklar zaryadining mavjudligi yoki mavjudligi muhimroqdir, shunga o'xshash ishlov berish bilan u harakatlanadigan zaryadlarning qiymatlariga to'g'ri kelishi mumkin.

Agar siz yorug'lik oqimini boy elementga yoki tasvirni olib yuradigan PZZ matritsasiga yuborsangiz, u holda o'tkazgichda elektron-dirkov juftlarining fotogeneratsiyasi boshlanadi. PZZ hududida supurish, lekin ular tushib ketadi va potentsial chuqurlarda kirlar to'planadi (bundan tashqari, to'plangan zaryadning kattaligi mahalliy yoritishga mutanosibdir). Tasvirni olish uchun etarli bo'lgan keyingi soat (taxminan bir necha millisekund) tugagandan so'ng, PZZ matritsasidan zaryad paketlarining surati olinadi, bu yorug'likning oshishini ko'rsatadi. Zaryadning soat pulslari yoqilganda, paketlar o'qish uchun chiqish moslamasiga o'tkaziladi, u elektr signallariga aylanadi. Natijada, chiqishda turli xil amplitudali impulslar ketma-ketligi mavjud bo'lib, ular egilib, video signal beradi.

Dííí PZZ printsipi FPZS qatori, sopol uch fazali (uch fazali) kontaktlarning zanglashiga olib, bir oz 2 bilan tasvirlangan. I siklni (spriynyattya, ushbu video ma'lumotlarning to'planishi) cho'zish orqali. elektrodlar 1, 4, 7, tz qo'llang tejamkorlik Uxp ning kuchlanishi, bu asosiy burunlarga - turli p-tipdagi kremniydagi kirlarni - o'tkazgichning lasaniga olib keladi va 0,5-2 mikron chuqurlikdagi to'plarni mahkamlaydi - elektronika uchun potentsiallar bilan. FPCD sirtining yoritilishi kremniyning ortiqcha elektron dirkovlari ishtirokida hosil bo'ladi, ular bilan elektronlar potentsiallarda birlashtiriladi, 1, 4,7 elektrodlari ostida nozik (0,01 mikron) sirtga yaqin sharda lokalizatsiya qilinadi. zaryadlovchi signal paketlarini qondirish.

zaryadlovchi havolasi infraqizil kamera

Malyunok 2 - zaryadlovchi havolasidan robotli uch fazali biriktirma diagrammasi - ochiq registr

Teri to'plamidagi zaryadning kattaligi elektrod yaqinidagi sirt ta'siriga mutanosibdir. Yaxshi shakllangan MIS tuzilmalarida elektrodlar yaqinidagi zaryadlar uzoq vaqt davomida to'planishi mumkin, zaryad esa signallarning siljishigacha potentsial chuqurlarda to'planadi.

2, 5, 8 va shunga o'xshash elektrodlarga II davr (zaryadni uzatish) soati ostida kuchlanish yuqoriroq qo'llaniladi, pastroq kuchlanish olinadi. Buning uchun 2, 5 va 8 elektrodlari ostida eng katta potentsial ayblanadi. yami, elektronlar 1, 4 va 7 ostida pastroq va elektrodlar 1 va 2, 4 va 5,7 va 8 bar'ê yaqinlik keyin va ular o'rtasida elektronlar susídní, glybshí potenciynyami oqib znikayut.

III tsiklning bir soati ostida 2, 5, 8 elektrodlaridagi kuchlanish 1, 4, 7 elektrodlariga kamayadi.

Bu. barcha zaryad paketlarini PZZ ning uzdovzh qatoriga o'tkazish bitta krujka uchun o'ng qo'lda amalga oshiriladi, bu sizga sudan elektrodlari o'rtasida harakatlanish imkonini beradi.

To'g'ridan-to'g'ri potentsiallarga bog'liq bo'lmagan elektrodlarda bir soatlik ish uchun yoki kuchlanishning kichik o'zgarishi (1-3 V) mavjud bo'lib, bu barcha sirt o'tkazgichlarining zaryadini zaryadlanganligini va ta'sirlarning rekombinatsiyasi bilan zaiflashishini ta'minlaydi.

Bagatoraza kuchlanishini o'zgartirish jarayonini takrorlash, oxirgi r-h-o'tish orqali ketma-ket barcha zaryad paketlari uyg'onadi, masalan, qatordagi yorug'lik. Shu bilan birga, kuchlanishning impulslari, bu paketning zaryadining qiymatiga mutanosib, chiqish nayzasida ayblanadi. Yoritish surati oxirgi qatorning chiqib ketishidan keyin elektr impulslari ketma-ketligiga aylanadigan yuzaki zaryad relefiga aylanadi. Ikkala matritsaning bir qatoridagi elementlar soni qancha ko'p bo'lsa (1-raqam - IX qabul qiluvchilar; 2 - bufer elementlar; 3 - PZZ zaryad paketini bir elektroddan sudídny í silyuyutsya tsm sdvorennâ tsm sdvorennâ ínformatsíí̈ yoritishga o'tkazishni takrorlamaydi. , kristalli FPZSda spriynyattya - to'plash va saqlash - o'qishning juda katta bo'lingan maydonini yaratadi, bundan tashqari, birinchisi maksimal fotosensitivlikni ta'minlaydi, qolganlari esa, aksincha, yorug'likni ekranga chiqaradi. 3 (juft bo'lmaganlardan. ) 7-jamlanma matritsasi tomonidan olingan kadrlar uzatilishiga ega FPZZ (3-rasm) maʼlumot tezda 2-toʻplash matritsasiga “tushiriladi”, buning uchun u PZZ registr 3 tomonidan ketma-ket oʻqiladi; shu bilan birga, matritsa 1 toʻplanadi. yangi ramka.

Chaqaloq 3 - chiziqli (a), matritsa (b) fotosensitiv moslamada zaryadli ulanishi va zaryad in'ektsiyasi bo'lgan qurilmada ma'lumotlarni to'plash va o'qish.

KRIM PZZ NIPROSTISO STRUTURTURIES (MALYNOK 1) Nabuli Waughty, Zochí í í ísnovidi, yarim mo'ri dan zokrema zadi (Malok 4), MíZHTROVY ning purkash í Mali bo'shlig'i butun yuzasida faoliyat foto Xarajatlarni tarash. ., serpantin jamoasining dielektrining to'pi - ikki davrli rejimda qo'llaniladigan 4-rasm. Asosan, volumetrik kanalli PZZ tuzilishi (4-rasm) uylarni tarqoq qiladi. O'tkazgich holatida zaryadni to'plash, tejash, uzatish, kamroq, sirtda pastroq, markazlarning rekombinatsiyasi va burunning ko'proq mo'rtlashishi. Kattalik tartibida bu o'sish natijasida, bu o'zgarish sirt kanalidan turli xil turdagi PZZlardan foydalanish bilan bog'liq.

4-rasm - Zaryadlovchi aloqasi va sirt va ommaviy kanallari bilan biriktirmalarning o'zgarishi.

Vikoristning rangli tasvirlarini ikki usuldan biri bilan purkash uchun: qo'shimcha prizma orqasidagi optik oqimni qizil, yashil, ko'k ranglarga qo'llang, ulardan terini maxsus FPCD - kristal bilan püskürtün, uchta kristalning impulslarini bittaga aralashtiring. video signal; FPZS yuzasida turli xil rangli triadalarning rasterini o'rnatadigan plivkovy chiziqli yoki mozaik yorug'lik filtrini yaratish.

Qolgan qoyalarda kompyuter yordamida (va nafaqat) matbuotda matbuot ko'pincha dafn etishga, atrofga qarashga, kelajakda raqamli fotosuratga kirish uchun inqilobiy unvonga ega bo'lgan qora "texnologik diva" ga tayinlanishga shoshiladi. " - bu iboraning eng keng tarqalgan varianti, xususan, shunga o'xshash maqolalardan boshqa shaklda. . Va shunga qaramay, "ní" ga bosqichma-bosqich o'tish barcha rík cob hype uchun xarakterlidir va raqamli fotografiya uskunalarini ishlab chiqaruvchilarning ko'pchiligi, "ilg'or rivojlanish" o'rinbosari, eng yaxshi g'oliblar yechimni qayta ko'rib chiqishlari uchun hurmatga sazovor. .

Qabul qilaylik, g'oyalarning bunday rivojlanishining sababi oddiy - bu boshqa yechimning "ajoyib soddaligi" ga e'tibor berishning o'zi kifoya. Haqiqatan ham, matritsa etarli emasmi? Keling, piksellarni qatorlar va satrlarda emas, balki diagonal chiziqlar bilan aylantiramiz, so'ngra dasturiy ta'minot yo'li bilan "rasm" ni 45 gradusga "aylantiramiz" - o'q bizni ikki baravar balandlikka olib keldi! Bunday usulda faqat vertikal va gorizontal chiziqlarning ravshanligi targ'ib qilinadi va zaifliklar va egri chiziqlar (haqiqiy tasvir shakllanadi) o'zgarishsiz qolishi muhim emas. Golovna, ta'siridan qo'rqish kerak va bu haqda baland ovozda e'lon qilish mumkin.

Afsuski hozirgi koristuvach"Megapiksellar bo'yicha taqsimlangan". Ba'zi sabablarga ko'ra, agar siz "klassik" CCD-matritsalarning chakana sotuvchilari qulayroq bo'lishiga ruxsat bersangiz, yoqimli dinamik diapazon va sensorning sezgirligini ta'minlash yaxshiroqdir. Va oddiy fotohavaskorda piksellarning to'rtburchaklardan sakkizburchak shakliga o'tish kvadratiga "yechim" ning o'qi, reklama bukletlarida juda aniq yozilgan bo'lsa ham, juda ko'p tushuncha va astar beriladi.

Meta tsi êí̈ statti - PZZ matritsasidan chiqishda olingan tasvir sifatini qanday saqlash kerakligini tushuntirish uchun eng oddiy darajada harakat qilib ko'ring. Barcha turdagi optika bilan osongina mavhum bo'lish mumkin; 1000 dollardan kam bo'lgan "oyna kamerasi" ning orqasida boshqasining ko'rinishi (Nikon D 70) sizga spodivatsiya qilish imkonini beradi, bu esa kameralar uchun sensorlarning ruxsatini yanada oshiradi. narx kategoriyasi"harbiy" linzalar bilan aralashmang.

Ichki fotoeffekt

Keyin, linza tomonidan hosil qilingan tasvir PZZ-matritsaga sarflanadi, shuning uchun yorug'lik almashinuvi PZZ-elementlarning yorug'likka sezgir yuzasiga tushadi, uning vazifasi fotonlarning energiyasini elektr zaryadiga aylantirishdir. . Taxminan shunday ko'rinadi.

CCD elementiga tushgan foton uchun pastki teshiklarni ishlab chiqish yoki sirtda "miltillash" uchun uchta variant mavjud yoki o'rtoqning salfetkasida loy (matritsa materiali) yoki "tekshirish" mavjud. ” yoki “ish zonasi”. Chakana sotuvchilarda bunday sensorni yaratish kerakligi aniq, bu holda "rikoshet" va "simli navit" minimallashtiriladi. Ushbu fotonlar xuddi matritsa bilan loylangandek, o'tkazgichning kristall panjarasining atomi bilan yoki shunchaki foton (yoki dirka) bilan o'zaro ta'sir o'tkazgandek, bir juft elektron-dirk hosil qiladi. donor yoki qabul qiluvchi uylar ichki fotoeffekt. Ma'lumki, sensorli robotning ichki fotoeffekti bir-birini almashtirib bo'lmaydi - zaryad o'tkazgichdan "tanlangan" ni maxsus to'plamda saqlash va keyin ularni rahuvat qilish kerak.

PZZ-matritsa elementi

Yirtqich ko'rinishda CCD elementining dizayni shunday ko'rinadi: p-tipli silikon astar n-tipli o'tkazgichdan kanallar bilan jihozlangan. Kanallar ustida polikristalli kremniydan elektrodlar kremniy oksididan izolyatsiyalovchi pro-balon bilan yaratilgan. n-tipli kanal ostidagi yopiq zonada bunday elektrodga elektr potentsiali berilgandan so'ng, u yaratiladi. potentsial chuqur, Elektronikani tejash uchun uchrashuv. Kremniyga kirgan foton elektron hosil bo'lishiga olib keladi, u elektronni potentsial quduq bilan to'ldiradi. Ko'proq fotonlar (ko'proq yorug'lik) yams bilan ko'proq zaryad beradi. Keyin biz zaryadning qiymatini hisobga olishimiz kerak, bu ham deyiladi fotostrim, va kuchli yoga.

PZZ-elementlarning o'qish fotostrimlari shunday nomlanadi oxirgi registrlar zsuvu, chiqishda bir qator impulslar kiritishda bir qator zaryadlar kabi. Seriya analog signal bilan beriladi, bu esa podstansiyaga borish uchun keyingi hisoblanadi.

Shu tarzda, qo'shimcha registr uchun siz PZZ elementlarining qatorlarini analog signalga aylantirishingiz mumkin. Darhaqiqat, PZZ-matritsalardagi zsuvuning oxirgi reestri bir qatorda birlashtirilgan bir xil PZZ-elementlar yordamida amalga oshiriladi. Men fizibilite asosida shunday robot quraman to'lov havolasi bilan biriktirilgan(bu PZZ qisqartmasi degan ma'noni anglatadi) o'zlarining potentsial chuqurlarining zaryadlarini almashish uchun. Ayirboshlash belgilangan elektrodlarni uzatish(transfer darvozasi), roztashovannyh mizh sudnymi PZZ-elementlar. Yuqori potentsialning eng yaqin elektrodiga qo'llanganda, zaryad potentsial chuqurlar ostida oqadi. Mízh PZZ-elementlari ikki fazali, uch fazali yoki ikki fazali deb nomlanishi mumkin bo'lgan zsuva registrining "fazaliligi" ni joylashtirish uchun ularning soniga qarab ikki elektroddan to'rttagacha uzatilishi mumkin.

O'tkazuvchi elektrodga potentsiallarni etkazib berish barcha PZZ-elementlarning potentsial quduqlarining zaryadlari bir vaqtning o'zida registrga o'tkaziladigan tarzda sinxronlashtiriladi. CCD-elementlarni o'tkazishning bir tsikli uchun l, zaryadning zaryadini o'ngga (yoki o'ngga) "lanyard orqali o'tkazish". Tobto pidsilyuvachu - Xo'sh, "ekstremal" paydo bo'lgan CCD-element registrning chiqish joyida saqlanuvchi qo'shimchaga o'z zaryadini berdi.

Umuman olganda, oxirgi registr parallel kirish va oxirgi chiqishga ega bo'lgan ilovaga ulangan. Shuning uchun, registrdagi barcha hujumlarni o'qib bo'lgach, yangi qatorga murojaat qilish, keyin hujum qilish va shu tarzda ikki o'lchovli fotostrimlar qatoriga asoslangan uzluksiz analog signalni shakllantirish mumkin. O'z tomonida, zsuvu ning oxirgi registriga (ya'ni, ikki o'lchovli foto oqimlar qatorining qatorlari) kirish parallel oqimi zsuvuning vertikal yo'naltirilgan oxirgi registrlarini tartibga solish orqali ta'minlanadi. parallel registr zsuvu, Va umuman butun tuzilma faqat PZZ-matritsa deb ataladigan qo'shimcha hisoblanadi.

Parallel bo'ladigan zsuvuning "vertikal" ketma-ket registrlari deyiladi PZZ-matritsalar, go'yo robot to'liq sinxronlashtirilgan. PZZ-matritsaning ikki o'lchovli fotostrimlari bir vaqtning o'zida bir qator pastga siljiydi va bir necha o'tgach, ketma-ket registrning "eng pastki qismidagi" tirqishidan oldingi qatorning zaryadi sifatida tovush paydo bo'ladi. subsiluvachga yuborildi. Oxirgi registrning oxirigacha parallel tebranishlar ishlamaydi. Oddiy robotlar uchun PZZ-matritsaning o'zi majburiydir, lekin u mikrosxemaga (yoki ularning to'plamiga) ulangan bo'lib, u elektr haydovchiga ketma-ket va parallel ravishda registrlarga potentsial beradi, shuningdek robotni robot bilan sinxronlashtiradi. ikkala registr. Bundan tashqari, kerakli soat generatori.

Ramka matritsasi

Ushbu turdagi sensorlar konstruktiv nuqtai nazardan eng oddiy va deyiladi kvadratma-kadr PZZ-matritsa(To'liq kadrli CCD - matritsa). Krim mikrosxemalar "bog'lash", bu turdagi matritsalar, shuningdek, ta'sir qilish tugagandan so'ng yorug'lik oqimini to'xtatib turadigan mexanik panjurni ham talab qiladi. Deklanşör to'liq yopilmaguncha zaryadlarni o'qishni boshlash mumkin emas - parallel registrning ish aylanishi davomida teri piksellarining fotostokiga elektronlarning kiritilishi qo'shiladi, bu esa fotonlarning CCD matritsasining yuzasiga tushishiga olib keladi. Bu hodisa deyiladi To'liq kadrli matritsaning zaryadini "smearing"(To'liq kadrli matritsa smear).

shunday tarzda, ramka o'qish qobiliyati bunday sxemada parallel va ketma-ket registrlarning ishlashi o'rab olingan. O'qish jarayoni tugagunga qadar linzalardan kelayotgan yorug'lik oqimini buzish kerakligi ham aniq. ekspozitsiyalar orasidagi interval tezh o'qish xavfsizligi tufayli depozit qo'yish.

Parallel registrning zaryadi ketma-ket kirishda bir qatorga to'g'ri kelmaydigan, ammo bufer parallel registrga qo'shiladigan to'liq kadrlar matritsasidan foydalanish. Bu zsuvu asosiy parallel registr ostidagi o'tkazmalar reestri, fotostrimlar ketma-ket bufer registrga o'tadi va keyin ketma-ket zsuvu registrining kirishiga o'tadi. Bufer registrining yuqori qismi shaffof bo'lmagan (asosan metall) panel bilan qoplangan va butun tizim nomni olib tashlaydi. ramka buferlash bilan matritsa(ramka - CCD uzatish).

Kadrlarni buferlash matritsasi

Ushbu sxemada asosiy parallel registrning potentsiallari tezroq "bo'shatiladi", shuning uchun qatorlar buferga o'tkazilganda, ketma-ket registrning keyingi tsiklini tekshirish uchun teri qatoriga ehtiyoj qolmaydi. Shu sababli, ko'rgazmalar orasidagi interval qisqa, garchi bir vaqtning o'zida hisob-kitob tezligi pasayib borayotgan bo'lsa-da, qator ko'proq kunlar uchun "narxni oshirish" kerak. Shu tarzda, agar bufer registrining o'lchamiga biroz bo'sh joy qo'shmoqchi bo'lsam, ekspozitsiyalar orasidagi interval faqat ikkita tortishish uchun qisqartiriladi. Biroq, e'tiborga olish kerak bo'lgan eng muhim narsa - ramka buferlashi bilan matritsaning kichik o'lchami - fotostrimlarning "marshruti" bo'lib, ular ko'chib o'tgandan so'ng ularning qiymatlarini tejashga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Va har qanday holatda, tortishishlar orasida, mexanik deklanşör aybdor, shuning uchun siz uzluksiz video signali haqida gapirmasligingiz kerak.

Ustunlar buferlangan matritsalar

Video texnologiyasi uchun maxsus matritsalarning yangi turi ishlab chiqilgan bo'lib, ekspozitsiyalar orasidagi ma'lum oraliqda minimallashtirishlar bir necha kadrlar uchun emas, balki uzluksiz oqim uchun. Zrozumilo, xavfsizlik va xavfsizlik uchun valfni mexanik deklanşöre o'tkazish mumkin edi.

Aslida, bu nomni olgan sxema nima ustunlar buferlangan matritsalar(interline CCD -matritsa), bu ramka buferlash tizimiga o'xshaydi; unda ham bufer parallel registr zsuvu mavjud, bunday ulanishning PZZ-elementlarini yopish uchun o'tkazib bo'lmaydi. Shu bilan birga, bufer asosiy parallel registr ostida bitta blokda aralashtirilmaydi - u asosiy registr yozuvlari orasida "aralashtiriladi". Natijada, bufer registri asosiy registrning teri ustuni tartibida joylashgan bo'lib, fotostrim ta'siridan so'ng darhol "yuqoridan pastga" emas, balki "o'ngga" (yoki " o'ngdan chapga") va jami bitta ish sikli uchun bufer registriga sarflanadi, umuman olganda, tajovuzkor ta'sir qilish uchun yanada kuchli potentsial.

Bufer registrida sarflangan, to'lov birinchi navbatda zsuvaning oxirgi reestri orqali o'qiladi, tobto "yonib ketish". Bufer registrida tushgan fotostrimlarning parchalari bir tsiklda chiqariladi, mexanik tortishish tezligi uchun to'liq kadrli matritsada "yog'lash" zaryadiga o'xshash narsa yo'q. Va soat o'qi bufer parallel ro'yxatga tashqi ko'rsatilgan interval trivality uchun eng yaxshi teri ramka uchun fosh etiladi. Buning sababi shundaki, video signalni yuqori kadr tezligi - soniyasiga 30 kvadratdan kam bo'lmagan holda yaratish mumkin.

Ustunni buferlash bilan matritsa

Ko'pincha, adabiyotda ustunlar buferlangan matritsalar sut bilan "o'zaro bog'langan" deb ataladi. Viklikano tse, singlingly, tim, inglizcha "interline" (satrlarni buferlash) va "interlaced" (bir-birining ustiga yopish) nomlari yanada o'xshashroq eshitiladi. Aslida, barcha qatorlarni bir tsiklda o'qiyotganda, siz matritsa haqida gapirishingiz mumkin progressiv ildizpoyasi(progressiv skanerlash) va agar birinchi o'lchov uchun juftlashtirilmagan qatorlar hisoblansa va juftlangan qatorlar boshqa (yoki navpak) uchun o'qilsa, mov haqida qator-qator bilan matritsalar(Interlace Scan).

Agar siz asosiy parallel registrning foto oqimlari "foton bombardimoniga" tobe bo'lmagan bufer registriga o'xshab ko'rinishini istasangiz. Ustunlarni buferlash bilan matritsalarda "smearing" zaryadi(smear) ham ma'lum. Viklikano ts chastkovymi trakkannyam elektronív s potentsial quduqda "yorug'lik sezuvchi" PZZ-element "bufer", ayniqsa tez-tez tse vídbuvaêtsya maksimal teng zaryadga yaqin uchun, piksel yorqinligi bir ma'bad ko'proq bo'lsa. Natijada, tepaga va pastdagi belgida, yorqin nuqta o'rtasida, engil smuga cho'ziladi, bu mukammal ramkadir. Ushbu nomaqbul ta'sirga qarshi kurashish uchun sensorni loyihalashda "yorug'likka sezgir" va bufer bo'sh joyni kattaroq masofada, bitta turdagi kengaytirish kerak. Tushunarli, bu zaryad almashinuvini osonlashtiradi, shuningdek, ushbu operatsiyaning soatlik oralig'i kattaroq, muammo shundaki, "moylash" tasviri chakana sotuvchilarni tanlovdan mahrum qilmaydi.

Avvalroq belgilab qo'yilganidek, video signal xavfsiz bo'lishi kerak, shunda datchik ekspozitsiyalar orasidagi yorug'lik oqimini to'sib qo'ymaydi, shuning uchun bunday robot ongidagi mexanik deklanşör (sekundiga taxminan 30 ta operatsiya) osongina chiqib ketishi mumkin. kuydan. Yaxshiyamki, bufer qatorlari amalga oshirilishi mumkin elektron panjur, bu sizga zarurat uchun mexanik deklanşörsiz ishlashga imkon beradi, ammo boshqa yo'l bilan siz displey qiymatini ishonchli tarzda oshirib yuborishingiz mumkin (1/10000 soniyagacha), bu ayniqsa ekran uchun juda muhimdir. swidkoline jarayonlarini qo'lga olish (sport, tabiat nozik). Biroq, elektron deklanşör, shuningdek, potentsialga ega bo'lgan dunyo zaryadlash tizimi uchun matritsa kichik ekanligini anglatadi, shu bilan birga, hamma narsa tartibda aytiladi.

Siz hamma narsa uchun to'lash kerak, va video signal tezh shakllantirish qobiliyati uchun. Bufer registrlari matritsa maydonining muhim qismini "beradi", buning natijasida teri pikseli bir xil sirtdagi yorug'likka sezgir maydonning 30% dan kamrog'iga ega, to'liq kadrli matritsaning pikseli esa 70% ni tashkil qiladi. Aynan shu haqiqatga ko'ra, zamonaviy CCD matritsalarining aksariyatida teri pikselining tepasida joylashgan mikrolinzalar. Bunday oddiy optik biriktirma CCD elementi maydonining katta qismini qoplaydi va birinchi qismga tushadigan fotonlarning to'liq qismini yorug'lik oqimining kontsentratsiyasiga oladi, bu uning chetida yorug'lik oqimini qoplashga yo'naltiriladi. pikselning yorug'likka sezgir ixcham maydoni.

Mikrolinzalar

Qo'shimcha mikrolinzalar uchun parchalar sensorga tushadigan yorug'lik oqimini samaraliroq qayd etishi mumkin, ularga nafaqat ustunlar buferlangan tizimlar, balki to'liq kadrli matritsalar ham biriktirilgan. Vtim, mikrolinzalarni ham "kamchiliksiz yechimlar" deb atash mumkin emas.

Mikrolinzalar optik qo'shimcha sifatida tasvirni boshqa dunyoda ro'yxatdan o'tkazishga yordam beradi, bu ko'pincha ramkaning eng muhim detallarining ravshanligida namoyon bo'ladi; Ularning qirralari bir-biridan biroz eriydi. Boshqa tomondan, shuning uchun tasvir bo'lishi kerak bo'lgan darajada keng emas - bir qator tasvirlarda, go'yo ob'ektiv tomonidan tashkil etilgan, chiziqlar o'ch olish uchun, o'lchamlari va o'lchamlariga yaqin bo'lganlarni joylashtirish chastotasi. CCD-element va interdigital matritsalar. Kadrdagi bu kayfiyat ko'pincha shubhalanadi oyoq qismi(taxallus) - qaysi biri butun qism sifatida tasvir detaliga yopiq bo'lishidan qat'i nazar, qo'shiq rangining pikselini tanib olish. Natijada, rasmdagi ob'ektning chiziqlari yirtilgan, qirralari qirrali ko'rinadi. Mikrolinzalarsiz matritsali kameralarda bu muammoni hal qilish qimmat Spektr qoplamasidan filtrni himoya qilish(anti-aliasing filtri) va mikrolinzali sensor bunday filtrni talab qilmaydi. Vtym, tse uchun har qanday vaqtda sensori taqsimlash bunday kamayishiga to'lash uchun olib bo'lishi.

Agar yorug'lik ob'ekti etarlicha yaxshi bo'lmasa, diafragmani iloji boricha ochish tavsiya etiladi. Biroq, shu bilan birga, matritsa yuzasiga tik nishab ostida tushadigan o'zgarishlar sonining keskin o'sishi kuzatiladi. Mikrolinzalar bunday o'zgarishlarning muhim qismini ko'radi, shuning uchun yorug'lik matritsasining samaradorligi (ular diafragmani ochgan sabab) juda qisqa. Agar siz o'ralgan muammolar almashinuvi ostida qolish - bir pikselli kremniyga, juda uzoq umr ko'rishga ega bo'lgan fotonga kirishni, u baland binolarga kirib borishini anglatmoqchi bo'lsangiz, siz matritsaning ikkinchi elementining materiali bilan loy qilishingiz mumkin. sizni yengillikka olib keladi. Muammoni hal qilish uchun matritsaning yuzasi shaffof bo'lmagan (masalan, metall) "panjara" bilan qoplangan, unda viriza piksellarning yorug'likka kamroq sezgir zonalari bilan qoplangan.

Tarixiy jihatdan u shunday rivojlanganki, kadr-kadr retseptorlari asosan studiya texnologiyasida, ustunlar buferlangan matritsalar esa havaskor texnologiyada qo'llaniladi. Professional kameralarda ikkala turdagi retseptorlar ham rag'batlantiriladi.

PZZ-elementning klassik sxemasida vikoroz elektrod bilan polikristalli silikon elektrodlar qo'llaniladi, sezgirlik elektrod yuzasi bilan qisman yorug'lik rozetkasi bilan o'ralgan. Shuning uchun, spektrning ko'k va ultrabinafsha hududlarida sezgirlikni oshiradigan maxsus onglarda o'sayotganda, orqadan yoritilgan matritsa bloklanadi. Ushbu turdagi datchiklarda yorug'lik astarga tushadi va kerakli ichki fotoeffektni ta'minlash uchun astar 10-15 mikrometr qalinlikda maydalangan. Qayta ishlashning ushbu bosqichi matritsaning narxini sezilarli darajada oshirdi, bundan tashqari, qo'shimcha binolar hatto egri ko'rinardi va katlanayotganda va ishlaganda ehtiyotkorlikni oshirdi.

Orqa yorug'lik matritsasi

Ko'rinib turibdiki, yorug'lik oqimini zaiflashtiradigan yorug'lik filtrlari yordamida barcha qimmat operatsiyalar sezgirligi yuqori bo'lgan hissiyotlarni yo'qotadi, shuning uchun orqa yorug'lik matritsalari astronomik fotografiyada eng yaxshi turg'unlikka olib keladi.

Sezuvchanlik

Yozish moslamasining eng muhim xususiyatlaridan biri, u fototermik qurilma yoki CCD matritsasi bo'ladimi, sezgirlik- optik viprominyuvannya haqida reaksiyaga qo'shiq darajasi bilan Zdatnist. Qanchalik sezgir bo'lsa, ro'yxatga olish ilovasining reaktsiyasi uchun kamroq yorug'lik kerak bo'ladi. Sezuvchanlikni aniqlash uchun turli qiymatlar (DIN, ASA) ishlatilgan, ammo ISO birliklarida parametrni belgilash amaliyoti (Xalqaro standartlar tashkiloti - Xalqaro standartlar tashkiloti) ildiz otgan.

Okremy PZZ-element uchun reaksiya ostida yorug'lik zaryad hosil bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, PZZ-matritsaning sezgirligi barcha piksellarning sezgirligidan iborat va umuman, ikkita parametrda yotadi.

Birinchi parametr - integral sezuvchanlik, bu tebranish holatida yorug'lik oqimiga (míliamperlarda) yorug'lik oqimining o'lchamiga mos keladi, bunday volfram chiroqning spektrli ombori isitiladi. Ushbu parametr sensorning sezgirligini o'tkir nuqta bilan baholashga imkon beradi.

Yana bir variant monoxromatik sezgirlik, shunday qilib, fotostreamning kattaligi (miliamperda) sanoatning yorug'lik energiyasining kattaligiga nisbati (mielektronvoltsda), bu kasallikning uzoq umriga olib keladi. Spektrning bir qismi uchun monoxromatik sezgirlikning barcha qiymatlarini to'plash, nima bo'lishi kerak spektral sezgirlik- yorug'lik shamoli kunlarida sezgirlikning pasayishi. Shu tarzda, spektral sezgirlik sensorning qo'shiq rangini aniqlash qobiliyatini ko'rsatadi.

Ularning ba'zilari fotografik uskunalar bilan mashhur bo'lgan belgilarda integral va monoxrom sezgirlik kabi ko'rinishi aniq edi. Xuddi shunday, raqamli fotografik uskunaning texnik xususiyatlari uning xususiyatlarini ko'rsatadi ekvivalent sezuvchanlik ISO birliklarida PZZ matritsalari. Va ekvivalent sezuvchanlikni belgilash uchun usta qo'lga olish ob'ekti, diafragma va shishaning engilligini bilishi va bir nechta formulalarni olishi kifoya. Birinchidan, ta'sir qilish soni log 2 (L * S / C) sifatida hisoblanadi, bu erda L - engillik, S - sezgirlik va C - ta'sir qilish doimiysi. Boshqa formula 2 * log 2 K - log 2 t ga teng ta'sir qilish sonini o'rnatadi. Hisoblash imkonini beruvchi formulani kiritish muhim emas, L, C, K va t ni kiritganingizda, nima uchun S.

Matritsaning sezgirligi ajralmas qiymatdir, chunki terining PZZ-elementining sezgirligi. Xo'sh, matritsa pikselining sezgirligi, birinchi navbatda, "tasdiqlangan fotonlar" shaklida yolg'on gapirishdir. yorug'likka sezgir hududning maydoni(to'ldiruvchi omil), va boshqacha tarzda, vyd kvant samaradorligi(kvant samaradorligi), ya'ni ro'yxatga olingan elektronlar sonining sensor yuzasiga botgan fotonlarga nisbati.

Bir qator boshqa parametrlar kvant samaradorligiga yordam beradi. Birinchidan, tse ishlash koeffitsienti- sensor yuzasida rikoshet kabi sokin fotonlarning bir qismini aks ettiruvchi qiymat. Fermentatsiya koeffitsienti oshishi bilan ichki fotoeffektda ishtirok etadigan fotonlarning ulushi o'zgaradi.

Fotonlar datchik yuzasida zaryadni ko'tarib, cho'kmaganga o'xshaydi, ularning ba'zilari sirtda "yopishgan", ba'zilari esa PZZ-element materialiga chuqur kirib boradi. Ko'rinib turibdiki, ikkala turda ham hid fotostreamni shakllantirish jarayonida hech qanday ishtirok etmaydi. O'tkazgichdagi "kirish binosi" fotonlari deyiladi loy koeffitsienti, Supero'tkazuvchilar materialida bo'lgani kabi yotish uchun, shuning uchun tushayotgan yorug'likning uzoq shamoli holatida - "dovgokhvily" zarralari "qisqa paxmoq" dan ko'ra boyroq kirib boradi. Ko'rinadigan o'zgarishlarni ko'rsatadigan uzoq muddatli aşınma va yirtiqli fotonlar uchun zarur bo'lgan PZZ-element, bunday loy koeffitsientiga erishish uchun ichki fotoelektrik effekt potentsialga yaqin bo'lib, elektron uchun imkoniyatni oshiradi. iste'mol qilish.

Ko'pincha kvant samaradorligi vikorist atamasi o'rnini bosadi "Kvantdan chiqish"(kvant rentabelligi), lekin aslida parametr bitta foton yo'qolganda tebranadigan zaryad tashuvchilar sonini ko'rsatadi. Tushunarli, ichki fotoelektrik effekt bilan, zaryadning asosiy massasi hali ham CCD elementining potentsial qudug'ida iste'mol qilinadi, elektronlarning oqsil qismi (yoki dirok) noyob "pastalar" dir. Numeralist kvant samaradorligini tavsiflovchi formulaga ega, zaryaddagi burun miqdori go'yo u potentsial teshikka tushib ketgandek ko'rinadi.

PZD matritsasining muhim xarakteristikasi hisoblanadi sezgirlik chegarasi- ro'yxatga olinishi mumkin bo'lgan yorug'lik signalining minimal qiymatini tavsiflovchi ro'yxatga oluvchi yorug'likning parametri. Signal qanchalik kichik bo'lsa, sezgirlik chegarasi shunchalik yuqori bo'ladi. Sezuvchanlik chegarasini o'rab turgan asosiy omil, ê qorong'u jin(Qorong'u oqim). Vín ê naslídkom teploelektroní í̈ emiíí̈ va vinikaê elektrodga potentsialni etkazib berishda PZZ-elementí da, uning ostida potentsial quduq hosil bo'ladi. "Qorong'u" bu trump yuqori yorug'lik oqimi bilan chuqurga tashlab yuborilgan elektronlardan tashkil topgan narsa deb ataladi. Agar yorug'lik oqimi zaif bo'lsa, u holda fotostrumning kattaligi yaqin, ba'zan esa kamroq bo'lsa, qorong'i strumaning kattaligini pasaytiring.

Ísnuê datchikning haroratiga qarab qorong'u trubaning eskirishi; matritsa Selsiy bo'yicha 9 daraja qizdirilganda, qorong'u dum ikki barobar o'sadi. Matritsalarni sovutish uchun g'oliblar boshqacha isitish tizimlari (sovutish). Og'irligi va o'lchami xarakteristikalari sovutish tizimlarini blokirovka qilish o'rtasida va ba'zan issiqlik almashtirgichning sifati bo'lgan pol kameralarida kameraning metall korpusi mavjud. Studiyada tehnítsí, bo'sh joy va o'lchamlar uchun deyarli joy yo'q, bundan tashqari, sizning xonangizdagi sovutish tizimining energiya ta'minotini oshirishga ruxsat beriladi, passiv va faollarga bo'linadi.

Passiv sovutish tizimlari Men atmosferaga qo'shadigan sovutilgan ortiqcha issiqlikdan kamroq "skidannya" haqida g'amxo'rlik qilaman. Bunday holda, sovutish tizimi issiqlikning samarali taqsimlanishini ta'minlaydigan maksimal issiqlik o'tkazuvchisi rolini o'ynaydi. Ko'rinib turibdiki, harorat qo'shiladi, u soviydi, u pastroq bo'lolmaydi, past harorat kerak, bu holda asosiy kamchilik passiv tizimlar.

Passiv issiqlik almashinuvi tizimining eng oddiy dumbasi radiator issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan materialdan, eng muhimi - metalldan tayyorlangan (sovutgich). Atmosfera bilan aloqada bo'lgan sirt kengayishni ta'minlaydigan shaklni hosil qiladi. Rozsiyuvannya mayutning maksimal maydoni radiatorlarning asosiy qismlari, "zhak" shakli bilan, issiq pushti "boshlar" bilan o'ralgan. Ko'pincha, issiqlik almashinuvini majburlash uchun radiatorning yuzasi puflanadi. mikrofan shunga o'xshash qo'shimcha binolar, darajalar sovutgichlar(sovutgich, salqin-salqin so'zidan), shaxsiy kompyuterlar uchun protsessorni sovuting. Mikrofan elektr energiyasini tejaydi degan taxminga ko'ra, vikoristing tizimlari "faol" deb nomlanadi, bu mutlaqo noto'g'ri, chunki sovutgichlar qo'shimchalarni atmosfera haroratidan pastroq haroratda sovuta olmaydi. Hozirgi ob-havo sharoitida (40 daraja va undan yuqori) yuqori haroratlarda passiv sovutish tizimlarining samaradorligi pasayishni boshlaydi.

Faol sovutish tizimlari elektr yoki kimyoviy jarayonlarni hisobga olgan holda, eng zarur vaqt uchun past haroratni nazorat qilish xavfsizdir. Darhaqiqat, faol tizimlar "sovuq tebranadi", ammo u atmosferaga ko'rinadigan bo'lsa, u sovigan issiqlikni qo'shishga o'xshaydi, sovutish tizimining issiqligi ham shunday. Faol sovutgichning klassik dumbasi ajoyib muzlatgichdir. Vtym, yuqori KKD dan qat'i nazar, uning og'irligi va o'lchami xususiyatlari studiya fotografiya uskunalari uchun qabul qilinishi mumkin emas. Shuning uchun faol sovutish ta'minlanadi Peltier tizimlari, uning ishi turli xil bir o'lchovli ta'sirga asoslangan bo'lsa, agar ikkita o'tkazgichning uchida potentsiallar farqining aniqligi tufayli tayyorlangan bo'lsa. turli materiallar, Bu o'tkazgichlarning tayoqchasida (kuchlanishning polaritesi tufayli depozit) ko'rish mumkin, yoki issiqlik energiyasi gil bo'ladi. Buning sababi - o'tkazgichlarning potentsialidagi ichki kontakt farqi hisobiga elektronikaning tezlashishi yoki ortishi.

Elektron va simlar o'rtasidagi muvozanat uchun issiqlik almashinuvi amalga oshiriladigan n-tipli va p-tipli isitgichlarning turli kombinatsiyalarida maksimal issiqlik o'tkazuvchanlik ta'siri yuzaga keladi. Ushbu kuch uchun Peltier elementlarining kombinatsiyasini kaskad qilish mumkin, bundan tashqari, parchalar loy issiqligi kabi ko'rinadi, shuning uchun ko'rinib turibdiki, elementlar sovutgichning bir tomoni issiq, ikkinchisi esa issiq bo'lishi uchun birlashtirilishi kerak. sovuq. Kaskad birikmasi natijasida Peltier elementi matritsasining eng uzoq tomonining issiq tomonining harorati sezilarli darajada yuqori, eng ekstremalda pastroq bo'ladi va u passiv binolarning orqasida atmosferada qiziydi, bu radiatorlar va sovutgichlardir.

Peltier effektini tebranadigan faol sovutish tizimlari sensorning haroratini nol darajaga tushirib, qorong'u shovqinni keskin pasaytiradi. Biroq, PZZ-matritsaning butun dunyo bo'ylab sovishi suvdagi kondensat tomchilariga va buning natijasida elektronikaning qisqa tutashuviga tahdid soladi. Va ba'zida matritsaning sovutilgan va yorug'likka sezgir joylari orasidagi chegara harorat farqi qabul qilinishi mumkin bo'lmagan deformatsiyaga olib kelishi mumkin.

Biroq, na radiatorlar, na sovutgichlar, na Peltier elementlari zamin kameralariga yopiq emas, avtomobil va o'lchamlar bilan o'ralgan. Bunday texnika uchun natomist, bir usul qo'lga kiritiladi, deb atalmish uchun asoslar qora piksellar(quyuq mos yozuvlar piksellari). Piksellar soni matritsaning chetlari bo'ylab ustunlar va satrlarning shaffof bo'lmagan materiali bilan qoplangan. Qora piksellarning barcha foto oqimlari uchun o'rtacha qiymat muhim ahamiyatga ega qorong'u strumaga teng. Shubhasiz, turli xil ekspluatatsiya aqllari uchun (bir xil kameraning o'rta yadrosining harorati, batareyaning trubkasi juda nozik), qorong'u trubaning harorati boshqacha bo'ladi. Agar siz teri pikseli uchun "kuzatish nuqtasi" sifatida yoga tanlasangiz, uning qiymatini fotostrimdan ko'rishingiz mumkin bo'lsa, CCD elementiga tushgan ijodlarning qaysi foton zaryadini aniqlashingiz mumkin.

Buni boshqa yo'l bilan e'tiborsiz qoldirish, qorong'u shovqin, sezgirlik ostonasini chegaralaydigan yana bir omil haqida keyingi xotira. Їm є termal shovqin(Issiqlik shovqin), elektrodlar ustida potentsial mavjudligi ustidan yaratish faqat CCD element bo'ylab elektronlar xaotik oqimi hisoblanadi. Katta yengillikdagi vitrimmlar potentsial quduqda elektronlarning progressiv to'planishiga olib keladi, bu esa fotostreamning to'g'ri qiymatini yaratadi. Men chim "dovsha" vitrimka, ko'proq elektronlar bor, ular chuqurda "yo'qolgan".

Ko'rib turganingizdek, bitta kassetaning chegaralaridagi eritmaning engilligi doimiy bilan to'ldiriladi, shuning uchun uni ramkadan ramkaga o'zgartirib bo'lmaydi. Raqamli kameraning o'qi esa teri tasviri uchun ekvivalent sezgirlikning optimal qiymatini belgilash imkonini beradi. Matritsadan chiqish uchun kuchliroq video signalning yordamiga murojaat qiling; Nima uchun bu protsedura deyiladi "Ekvivalent sezgirlikni targ'ib qilish uchun", o'yinchining ovoz balandligini boshqarishning o'rashini taxmin qilish.

Shu tarzda, zaif yorug'lik bilan, koristuva oldida ekvivalent sezgirlikni oshirish yoki vitrimkani oshirish uchun dilemma paydo bo'ladi. Shu bilan, ikkala vipadda, uning ostidagi sobit atirgulning shovqini bilan ramkani yashirmang. Haqiqat, dosvíd pokazyê, scho z "dovgoí̈" vitrimtsí znímok psuêtsya negarazd, xuddi matritsaning kuchliroq signalidan. Biroq, ta'sir qilishning ahamiyatsizligi juda katta, bu boshqa muammoga tahdid soladi - korystuvach ramkani "olib tashlashi" mumkin. Buning uchun, go'yo xonada tez-tez qolishni rejalashtirayotgandek, siz ob'ektivning yorug'lik kuchi yuqori bo'lgan, shuningdek, qattiqroq "intellektual" uxlab yotgan kamerani tanlashingiz kerak.

Dinamik diapazon

Matritsa shaklida binoni yorqin quyosh bilan ham, zaif yorug'lik bilan ham engil ro'yxatga olish kerak. Bunga matritsaning potentsiali aybdor, bundan ham xayoliy, shuningdek, zaif yorug'lik bilan elektronlarning minimal sonini qanday kamaytirishni va kuchli yorug'lik oqimi sensorga tushganda olinadigan katta zaryadni qanday ushlab turishni unutmang. . Ob'ektiv tomonidan yaratilgan tasvir ko'pincha yorqin yoritilgan joylardan ham, chuqur soyalardan ham hosil bo'ladi va sensor barcha diqqatga sazovor joylarni qayd etishda aybdor.

Sensorning turli xil yorug'lik va yuqori kontrastli yaxshi tasvirni yaratish qobiliyati parametr bilan belgilanadi. "dinamik diapazon", Tasvirdagi nomutanosiblik matritsasining qurilishini tavsiflovchi, í̈ê reêruyuchu yuzasida, eng yorug'likning eng quyuq soyalari proektsiyalanadi. Kengaytirilgan dinamik diapazon bilan ko'rinadigan belgilar soni ortadi va ular orasidagi o'tishlar ob'ekt tomonidan yaratilgandek tasvirni maksimal darajada oshiradi.

Dinamik diapazonning ramka yorqinligiga ta'siri (A - keng dinamik diapazon, B - tor dinamik diapazon)

PZZ-elementning yagona qiymatni to'plash qobiliyatini tavsiflovchi xarakteristikaga deyiladi "Loy quvvat teshiklari"(quduq chuqurligi) va matritsaning dinamik diapazoni yotqizilishi kerak kabi ko'rinadi. Ko'rinib turibdiki, zaif yorug'lik onglari dinamik diapazon bilan almashtirilganda, xuddi shu sezgirlik chegarasi qo'shiladi, bu o'zining qoraligi bilan qorong'u trubaning o'lchami bilan ifodalanadi.

Shubhasiz, fotostrimlarni yaratish uchun siz elektronlarni sarflagan narsangiz nafaqat potentsial zaryadni to'plash jarayonida, balki uni matritsadan chiqishgacha tashish paytida ham. Elektrod o'tkazilganda asosiy zaryadda "buzilgan" elektronlarning siljishi tufayli yo'qolgan. "Yo'q qilingan elektronlar" soni qanchalik kichik bo'lsa, shuncha ko'p zaryad o'tkazish samaradorligi(To'lovni uzatish samaradorligi). Ushbu parametr oynalarda mutatsiyaga uchragan va PZZ-elementlar o'rtasida bir soatlik "kesish" uchun saqlangan zaryadning bir qismini ko'rsatadi.

O'tkazish samaradorligining ta'siri dumba ustida ko'rsatilishi mumkin. Agar 1024 X 1024 matritsa uchun ushbu parametrning qiymati 98% bo'lsa, u holda matritsaning chiqishida markaziy pikselning foto oqimining qiymatini aniqlash uchun 0,98 ni belgilash kerak (zaryadga qarab). 1024-bosqichga o'tkazing (piksellar orasidagi "kesishishlar" soni) va 100 ga ko'paytiring (foiz). Natija mutlaqo qoniqarsiz - chiqish zaryadining 0,0000001% yo'qoladi. O‘z-o‘zidan ko‘rinib turibdiki, “o‘tish”lar soni ortishi bilan “o‘tishlar” ham ko‘payadi. Bundan tashqari, kadrning o'qilishi tezligi pasayib bormoqda, buning uchun uzatish tezligining oshishi (o'sishni qoplash uchun) "parchalangan elektronlar" sonining yoqimsiz ko'payishiga olib keladi.

PZZ-matritsasini loyihalashda zaryad o'tkazishning yuqori samaradorligi uchun ramkaning o'qilishining oqilona darajasiga erishish uchun potentsial chuqurlarni joylashtirishni "ko'mish" rejalashtirilgan. Zavdyaki tsomu elektroni emas, balki juda faol elektrodív o'tkazish uchun "yopishib" va "chuqur zaglyagnja" uchun PZZ-element dizayndagi potenciyami n-kanal joriy etish.

Dumbaning uchli dumbasiga o'tadigan bo'lsak: garchi ushbu 1024 X 1024 matritsasida omborda zaryad o'tkazish samaradorligi 99,999% bo'lsa ham, sensorning fotostrimga chiqishida markaziy zaryad birinchi kob qiymatining 98,98 foizini yo'qotadi. Matritsa qanday kengaytiriladi? ko'p qavatli bino, keyin 99,99999% zaryad o'tkazish samaradorligi talab qilinadi.

Gullash

Sokin vaziyatlarda, agar ichki fotoelektrik effekt potentsial bilan chuqurlikdan ustun bo'lgan elektronlarning haddan tashqari soniga keltirilsa, CCD elementining zaryadi tashqi piksellar bo'ylab ko'tarila boshlaydi. Belgilarda deb ataladigan ko'rinish mavjud "gullash"(inglizcha gullash - gullashdan), u oq rang va muntazam shaklga o'xshaydi va ortiqcha elektronlar qanchalik ko'p bo'lsa, shuncha ko'p gullaydi.

Blooming qo'shimcha tizim uchun ajratilishi kerak elektron drenaj(toshib ketishi), potentsial teshiklari bo'lgan ortiqcha elektronlarni kiritishning asosiy vazifasi. Eng mashhur variantlar vertikal drenaj(Vertikal toshib ketish, VOD) suv drenaji(Lateral Overflow Drain, VOD).

Vertikal drenajli tizimda matritsa qoplamasiga potentsial beriladi, uning ma'nosi shunday tanlanadiki, chuqurlik qayta o'rnatilganda ortiqcha elektronlar undan astarga oqib o'tadi va u erda ko'tariladi. Ushbu variantning nochorligi potentsial quduqlarning chuqurligining o'zgarishi va, shubhasiz, PZZ-elementning dinamik diapazonining ovozi. Bundan tashqari, bu tizim orqa yorug'lik tufayli matritsalarga yopishib qolmasligi aniq.

Vertikal elektron drenaj

Potensial elektronlarning drenaj yivlariga kirib borishini oldini olish uchun ishlatiladigan vikoroz elektrodlari bo'lgan tizim, bu ortiqcha zaryadning ko'tarilishiga olib keladi. Ushbu elektrodlarning potentsiali potentsial chuqurlar tomonidan qayta joylashtirish to'sig'iga qadar o'zgaruvchan tanlanadi, ular o'z chuqurligida o'zgarmaydi. PZZ-elementning yorug'likka sezgir maydoni drenaj elektrodlari orqasida qisqartiriladi va mikrolinzalar yorug'likka chiqariladi.

Plaj elektron drenaji

Shubhasiz, datchikga murakkab dizayndagi drenaj qo'shimchasini qo'shish zarurati, gullash orqali olib kelingan ramkaga norozilik e'tiborsiz qoldirilishi mumkin emas. Bu elektron panjurni drenajsiz amalga oshirish mumkin emas; vín haddan tashqari qisqa shamolli oynalar bilan "parda" rolini o'ynaydi, intervalgacha bunday o'zgarishning valority, bu zaryadning asosiy parallel registrdan bufer parallel registriga o'tkazilishiga ta'sir qiladi. "Shutter", ya'ni drenaj, zabígaê bufer CCD-elementív sokin elektronív kovaklariga kirib, scho "yorug'likni sezuvchi" piksellarda yashiringan, chunki vazifalar ta'sir qilish soati (va juda qisqa) o'tgan.

"yopishgan" piksellar

Ba'zi CCD-elementlardagi texnologik buzilishlar orqali, eng qisqa old oynani shamol potentsial quduq yaqinida elektronlarning ko'chkiga o'xshash to'planishiga olib keladi. Suratda piksellar, ismlar mavjud "tiqilib qolgan"(Stuck piksel), hatto kuchli rang uchun bir xil tarzda tirnash xususiyati, shuning uchun yorqinligi jihatidan, bundan tashqari, shovqin ostida sobit atirgul yuzida, hid rang yorqin va isitilishidan mustaqil bo'lsa paydo bo'ladi. matritsa.

Vidalennya yopishqoq piksellar dasturiy ta'minot nuqsonli PZZ-elementlarni aniqlash va ularning "koordinatalarini" doimiy xotirada eslab qolishni ta'minlaydigan kameralar. Tasvirni shakllantirishda nuqsonli piksellarning qiymatlari atirgullardan olinmaydi, ular o'z joniga qasd qilish nuqtalari qiymatlarining interpolyatsiyasi bilan almashtiriladi. Qidiruv jarayonida pikselning nuqsonini aniqlash uchun uning zaryadi mos yozuvlar qiymatlariga teng, chunki u quvvatsiz kameraning xotirasida ham saqlanadi.

Diagonal matritsaning kengayishi

Ba'zi bir qator boshqa parametrlarda raqamli kamera ko'rsatilganmi yoki yo'qmi diagonal bo'yicha rozmír PZZ-matritsa(asosan bir dyuym qismlarida). Bu qiymat sensorning o'lchamidan kattaroq bo'lgan ob'ektning xarakteristikalari bilan bog'liq, ya'ni optika tomonidan yaratilgan tasvir kattaroqdir. Matritsaning yozish yuzasida tasvir buzilgan bo'lishi uchun optik elementlarni kattalashtirish kerak. Agar "rasm" linzalar tomonidan sensordan kamroq ko'rinishi uchun yaratilgan bo'lsa ham, matritsaning periferik joylari talab qilinmagan ko'rinadi. Biroq, bir qator videokameralarda kameralar o'zlarining modellarida megapiksellarning bir qismi "noto'g'ri" paydo bo'lganligini ko'rsatmadi.

Va 35 millimetrli texnologiya asosida yaratilgan raqamli "refleks kameralar" o'qi matritsaning yorug'likka sezgir maydonini kesib o'tib, ob'ektiv tomonidan yaratilgandek, vaziyat-tasvirni amalda o'zgartiradi. Viklikano biz 35 millimetrli suzish havzasi ramkasining o'lchamlari bo'lgan datchiklar qimmatroq ekanligini va ob'ektiv tomonidan yaratilgan tasvirning bir qismi tom ma'noda "sahna ortida" paydo bo'lishiga olib kelishini qadrlaymiz. Natijada, linzalarning xarakteristikalari "uzoq fokusli" hududga o'tkaziladi. Shuning uchun, raqamli refleksli oyna uchun optikani almashtirishni tanlashda siz kerak fokus uzunligini oshirish omili- Qoidaga ko'ra, vin 1,5 ga yaqin bo'lishi kerak. Masalan, 28-70 mm o'zgaruvchan linzalarni o'rnatishda ish diapazoni 42-105 mm bo'ladi.

Taxmin qilish koeffitsienti ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin. Zocrema, zyomka qisqa fokusli linzalarni talab qiladigan ajoyib sovutish bilan buklangan. Fokus uzunligi 18 mm va undan arzonroq optika qimmatroq, ammo raqamli oynada ular arzimas 27 mm ga aylanadi. Boshqa tomondan, uzoq masofali linzalar ham qimmat bo'lishi mumkin va katta fokus uzunligi uchun, qoida tariqasida, tashqi diafragma o'zgaradi. Va 1,5 koeffitsientli arzon 200 millimetrli linzaning o'qi 300 mm linzaga aylanadi, uning yordamida "o'ng" 300 mm optikasi 200 mm yorug'lik uchun f / 5,6 diafragmaga ega. intensivlik - f / 4,5.

Bunga qo'shimcha ravishda, har qanday ob'ektiv uchun bunday aberatsiyalar xarakterlidir, masalan, maydonning egriligi va ramkaning chekka joylari yaqinidagi tasvirning aniqligi va egriligida namoyon bo'ladigan buzilish. Matritsaning o'lchami kichikroq bo'lsa ham, ob'ektiv tomonidan yaratilgan tasvir hajmi pastroq bo'lsa ham, "muammo joylari" sensor tomonidan ro'yxatga olinmaydi.

Shunisi e'tiborga loyiqki, matritsaning sezgirligi ro'yxatga olish amalga oshirilgan maydonning o'lchamlari bilan bog'liq. Teri elementining yorug'likka sezgir sohasi qanchalik ko'p bo'lsa, yangisiga shunchalik ko'p yorug'lik sarflanadi va ichki fotoeffekt shunchalik tez-tez ko'rinadi, shu bilan butun sensorning sezgirligi oshadi. Bundan tashqari, katta o'lchamli piksel dinamik diapazonning kengligiga ijobiy ta'sir ko'rsatadigan "ko'tarilgan hajm" ning potentsial teshigini yaratishga imkon beradi. Raqamli "refleks kameralar" ning frontal dumba matritsasi, 35 millimetrli suzuvchining ramkasi orqasidagi o'lchamlarga teng. Raqamli sensorlar an'anaviy ravishda ISO 6400 tartibiga (!) sezgir va ADC ning dinamik diapazoni 10-12 bit.

Shu bilan birga, havaskor kameralarning matritsalari dinamik diapazonga ega, buning uchun 8-10-bitli ADC etarli va sezgirlik kamdan-kam hollarda ISO 800 dan oshadi. Buning sababi bu texnikaning maxsus dizayni. O'ng tomonda, Sony havaskor texnologiya uchun kichik o'lchamli (diagonal bo'yicha 1/3, 1/2 va 2/3 dyuym) sensorlar ishlab chiqarish bo'yicha bir nechta raqobatchilarga ega va buning sababi rivojlanishga malakali yondashuv edi. model oralig'i matritsalar. Qora avlodni ishlab chiqish jarayonida razdilnoy zdatnistyu matritsalari "megapiksel ko'proq" datchiklarning oldingi modellari jami tomonidan, bundan tashqari, o'lchamlar uchun ham, interfeys uchun ham ko'proq g'amxo'rlik qildi. Ko'rinishidan, kameralar dizaynerlari linzalarni va kameraning "elektron to'ldirishini" "noldan" ishlab chiqish imkoniga ega emas edilar.

Vtím, zí zílshennyam razdílnoí̈ zdatností bufer parallel regístr zsuva zaplyuê datchik maydonining tobora ko'proq qismi, buning natijasida maydon yorug'likka sezgir va mystkíst potenciynoí yami tez.

PZZ-matritsaning yorug'likka sezgir maydonini turli vaqtlarda o'zgartirishga ruxsat beriladi.

Shuning uchun, "N + 1 megapiksel" terisining orqasida chakana sotuvchilar ishining nusxasi mavjud - afsuski, har doim ham muvaffaqiyatli emas.

Analog-raqamli konvertor

Inqirozdan o'tgan video signal kameraning aqlli mikroprotsessoriga o'tkazilishi kerak. raqamli format. Kim uchun g'alaba qozonasiz analog-raqamli konvertor, ADC(analog-raqamli konvertor, ADC) - analog signalni raqamlar ketma-ketligiga aylantiruvchi qo'shimcha. Yogo boshining xarakteristikasi ê sig'im, shuning uchun diskretlar soni aniqlangan va kodlangan signalga teng. Rivniv sonini hisoblash uchun darajalar dunyosida ikkitani chaqirish kifoya. Misol uchun, "8-bitli sig'im" konvertor signalga teng sakkizinchi bosqichga 2 ni belgilashi va ularni 256 xil qiymatlarda ko'rsatishi mumkinligini anglatadi.

ADC ning katta quvvati uchun siz (nazariy jihatdan) ko'proq narsaga erishishingiz mumkin glibini rangi(rang chuqurligi) maksimal raqam kolyrnykh vídtinkív, yak qilish mumkin. Rangning chuqurligi bitlarda eshitiladi va tovushlar soni i sifatida hisoblanadi, chunki i kílkíst ADC signaliga teng. Masalan, 24 bitli rang chuqurligi bilan siz 16777216 rangni olishingiz mumkin.

JPEG yoki TIFF formatidagi fayllar uchun haqiqiy rang chuqurligi, chunki ular tasvirlarni qayta ishlash va saqlash uchun kompyuter tomonidan tanlanadi, 24 bit (har bir teri uchun 8 bit) bilan o'ralgan. rangli kanal- ko'k, qizil va yashil). Shu sababli, ba'zida 10, 12 va 16 bit sig'imga ega ADC (shunday chuqur rang 30, 36 va 48 bit) "ortiqcha" tomonidan kechirilishi mumkin. Biroq, raqamli fotografiya uskunalarining ba'zi modellari matritsasining dinamik diapazoni keng bo'lishi mumkin va hatto kamera nostandart formatda (30-48 bit) ramkani saqlash funktsiyasiga ega bo'lsa ham, kompyuterda keyingi ishlov berish bilan u. "zayvy" biti vikoratsiya qilish mumkin. Ko'rib turganingizdek, ekspozitsiyaning rozrahunkalarining namoyon bo'lish chastotasi uchun kechirimlari faqat diqqatni jamlashning noto'g'riligi uchun qurbon bo'ladi. Buning uchun "pastki" (qisqa muddatda) yoki "yuqori" (ortiqcha kesishda) zarbalar yordami uchun bunday kechirimlarni qoplash imkoniyati yanada ajdodlar kabi ko'rinadi. Xo'sh, agar ekspozitsiya kechirimsiz ochilgan bo'lsa, 24-standartda tanaffussiz 30-48 bitni "siqish" ayniqsa katlanmaydi.

Shubhasiz, PZZ-matritsasining dinamik diapazoni ADC bitligining oshishi uchun aybdor, chunki har bir kanal uchun 10-12 bitli ADC ning tor dinamik diapazoni bilan hech narsa tan olinmaydi. Va eng muhimi, buni boshqacha deb atash mumkin emas, bu "36-bitli" topishmoqning reklamasidan pastroq va diagonal bo'ylab piv-dyuymli matritsa bilan oddiy "milnitsa" ning "48-bit" rangini yaratish. , yoki hatto minumum, sensorli dum kabi vimagaê ning 30-bit rangini yarating. 3 dyuym.

Qattiq disklar