Вопрос 6

Матричные ФПЗС.

В настоящее время используются 2 типа твердотельных матриц: с кадровым переносом, со строчно-кадровым переносом.

Матричные ФПЗС с кадровым переносом упрощённо могут быть представлены:

СН – секция накопления

СХ – секция хранения

РС – выходной регистр (сдвига)

ВУ – выходной усилитель

- размерность матрицы

- фоточувствительный элемент

n, m – точки его расположения

Временный цикл работы матричной ФПЗС с кадровым переносом

- режим обогащения.

На фоточувствительные элементы памяти подаётся предварительное смещение для отчистки фоточувствительного элемента от остатков заряда предыдущего цикла, а также заряда, накопленного в результате генерации и исключения люминга.

- время накопления.

Происходит формирование фотозарядов, отображающих пространственное распределение поля излучения. Поддержание секции памяти в режиме обогащения в течение времени позволяет исключить сбор терморегулированных зарядов в секции памяти.

- время перезаписи.

Перезапись зарядов из фоточувствительного элемента в защищённую от света область в секции формирования М строк изображения.

Длительность этапа перезаписи стараются уменьшить, чтобы не было чрезмерного накопления термогенерируемых зарядов.

- построчный сдвиг информации зарядов и поэлементный вывод во внешнее устройство.

Это время включает в себя время выхода строки М элементов и М строк.

ПХ – время прямого хода по строке (прямой ход)

ОХ – обратный ход по строке.

Время прямого хода >> время обратного хода.

Цикл повторяется.

2. В матричных ФПЗС со строчно-кадровым переносом заряда секции накопления и памяти совмещены в одну секцию, фоточувствительные элементы которой примыкают к вертикальным регистрам сдвига, в который заряды перетекают после накопления и по которому они перемещаются к горизонтальному регистру сдвига.

После окончания экспозиции заряды всех строчных фоточувствительных элементов одновременно переносятся в регистр примыкающих матриц, защищённый от света. Обнуляются все фоточувствительные элементы и начинается новый цикл работы.

Заряды всех строчных импульсов, которые хранятся в вертикальных регистрах сдвига, переносятся в горизонтальные РС.

Достоинства ФПЗС:

- при кадровом переносе использование кадрового света близко к 100%.

- при строчно-кадровом переносе строчные регистры занимают 50% площади кристалла.

- глубина яркостной модуляции по вертикали одинаковая у двух типов, по горизонтали у строчно-кадрового увеличивается.

Общая площадь при кадровом переносе больше в 2 раза, что способствует появлению дефектов в виде белых (черных) столбцов и точек.

Разработаны специальные матричные ФПЗС с целью снижения разрешающей способности. Это достигается за счет увеличения масштаба изображения с помощью фокона.

Вопрос 7

Матричные ФПЗС с инжекцией.

Перемещение заряда осуществляется внутри фоточувствительного элемента с последующей инжекцией в подложку (в область стока).

Достоинства:

1. Практическое отсутствие потерь передачи

2. Возможность использовать фотодиоды имеющие более высокую чувствительность в качестве фоточувствительного элемента.

3. Более высокие перегрузочные свойства.

4. Возможность организации выборки произвольного элемента.

Недостатки:

1. Сложность внутри-кристального обрамления.

2. Увеличение в 20 раз шумов считывания.

Применение ограничено.

Структурная схема ФПЗС с межкадровой обработкой выделяющая движущиеся объекты на фоне неподвижных.

- внешний инвертор.

Цикл работы.

Накопление -го кадра секции накопления (СН). Перенос картинки -го кадра в секцию памяти (СП). Накопление кадра в СН и хранение в это время предыдущего кадра в СП.

Синхронная передача и кадров на выходе вычитающий усилитель через универсальный и выходной регистры.

Коэффициент подавления стационарного изображении 40 дБ.

Происходит регистрация движущегося объекта в состоянии 1/30 по отношению к стационарному изображению.