Матрица сердце цифрового фотоаппарата

Типы ПЗС

Interline Transfer CCD или чересстрочные ПЗС (видео ПЗС)

В чересстрочных ПЗС каждый пиксель обладает как фотоприемником, так и областью для накапливания заряда. Эта область возникает в результате загораживании части пикселя от света. Её используют только для переноса электронов.

Такие затененные области образуют вертикальный канал для передачи заряда, при этом заряд поступает сверху вниз к горизонтальному каналу передачи. Область, на которую падает свет, называется апертурой (aperture) или просто фоточувствительной частью пикселя.

Чересстрочная развертка позволяет электрическому заряду пикселя быстро перемещаться на соседствующую затененную область, по которой он строчка за строчкой двигался бы к горизонтальному сдвиговому регистру. Такое быстрое перемещение заряда из светочувствительной области позволяет ей быстрее принимать следующую порцию фотонов.

В цифровых камерах такая быстрая готовность апертуры пикселя принимать следующую порцию данных изображения позволяет получать видеоизображение. Минусом в такой технологии, безусловно, можно считать значительное уменьшение светочувствительной области. Для обеспечения более высокого разрешения, в ПЗС функционируют микролинзы, позволяющие лучшим образом направлять фотоны в светочувствительные области. Обычно, чересстрочные сенсоры используются в потребительских цифровых камерах.

Full-Frame CCD или полнокадровые ПЗС

В полнокадровых ПЗС весь пиксель выполняет светоприемную функцию, а каналы передачи заряда, спрятаны под пиксель.

Благодаря такому строению, полноформатные ПЗС имеют больший динамический диапазон и соотношение сигнал/шум.

В Full-Frame CCD, во время передачи заряда пиксель не должен принимать фотоны. Чтобы обеспечить этот процесс и предотвратить попадание фотонов на пиксель (чтобы изображение не было размазано), за объективом камеры находится механический затвор. Полноформатные ПЗС используются в более дорогих фотокамерах, более высокого класса, например цифровая профессиональная фотокамера Olympus E-1.

Frame Transfer CCD или ПЗС с покадровым переносом заряда

ПЗС этого типа очень похожи на полноформатные ПЗС, отличие заключается в том, что они отводят половину матрицы для временного хранения электрического заряда. Такая затененная область называется ещё "матрицей хранения" ("Storage array"). Как только заканчивается период интеграции и в светочувствительных областях накапливается заряд, он быстро перемещается в матрицу хранения.

Такие матрицы могут работать без задержки на использование механического затвора, что обеспечивает им очень высокую скорость захвата изображения. Но заряд не полностью успевает переместиться в матрицу хранения до наступления следующего периода интеграции. Вследствие такой нахлестки изображение получается размытым. Еще одни минусом таких ПЗС является значительно больший размер (а, значит, и более высокая цена), так как на кристалле необходимо кроме светочувствительных элементов располагать и матрицу хранения.

Альтернативные сенсоры

Super CCD

Технология Super CCD, разработана Fujifilm в 1999 году и представлена в 2000 г. Вместо горизонтального размещения прямоугольных диодов компания разместила их под углом 45° таким образом, что поверхность стала похожа на соты. Воспринимаемые ими световые сигналы делятся на горизонтальные и вертикальные составляющие, а затем комбинируются, что по заявлению разработчиков, позволяет достичь большего разрешения по обеим осям. Кроме того, сотовое расположение светодиодов позволяет разместить их в большем количестве на той же площади.

Foveon X3

В основе технологии, представленной компанией Foveon под названием X3, лежит физическое явление, заключающееся в том, что с увеличением длины волны световых волн растет и глубина их проникновения в кремний. Фотодиоды, созданные чередованием зон проводимости первого и второго типа, размещают один под другим на характерных глубинах для улавливания фотонов голубого, зеленого и красного цвета.

Таким образом, получается датчик, регистрирующий информацию о всех трех цветовых компонентах изображения в одной точке, точно соответствующей координатам формируемого пикселя.

Еще на эту тему:

• Продается объектив и вспышка для Sony/Minolta
• Основы фотографии
• Lumix DMC-TZ10 – современная компактная модель для путешествий
• Фотографирование больших групп людей