Различие ПЗС (CCD) и КМОП (CMOS) сенсоров
ПЗС ДАТЧИКИ
Прибор с зарядовой связью обеспечивает очень высокое качество изображения. Заметим, что результат совместной работы других компонентов камеры – оптики объектива, АЦП, процессора обработки изображения – также существенно влияет на качество получаемой цифровой фотографии. Прибор с зарядовой связью получил своё название по способу передачи заряда между зарядовыми колодцами и вывода заряда из матрицы.ТИПЫ ПЗС ДАТЧИКОВ
На сегодняшний день существуют четыре основных типа ПЗС-датчиков:- линейные (Linear);
- чересстрочные (Interline);
- полноформатные (Full frame);
- с покадровым переносом (Frametransfer).
Рис. 1. Линейные ПЗС компании KODAK.
Для получения изображения с помощью линейной ПЗС необходимо отсканировать плоскость изображения, выстраивая «картинку» строка за строкой (Рис. 2).
Для получения такого изображение требуется больше времени, чем при получении всего изображения одновременно (Рис. 3).
Рис. 2. Получение изображения линейным ПЗС
Рис. 3. Одновременное получение изображения
Чересстрочные ПЗС
В чересстрочных ПЗС (рис.4) каждый пиксел обладает как светочувствительным элементом, так и областью накапливания заряда. Область накапливания заряда формируется в результате экранирования или маскирования части пиксела от света и используется только для переноса заряда.Экранированные части пиксела формируют вертикальный канал, который передаёт заряд сверху вниз к горизонтальному регистру.
Рис. 4. Чересстрочная архитектура.
Чересстрочная развёртка позволяет электрическому заряду пиксела быстро сдвигаться на соседнюю накапливаемую область заряда, по которой он, строчка за строчкой, перемещается вниз к горизонтальному сдвиговому регистру.
Полноформатные ПЗС
В полноформатных ПЗС (рис. 5) пиксел служит только для «захвата» изображения.
Рис. 5. Полноформатная архитектура.
Соответственно, во время передачи заряда пиксел не должен принимать фотоны. Для того чтобы предотвратить попадание фотонов на пиксел в тот момент, когда передаётся заряд, и тем самым не размазать изображение, за объективом камеры находится механический затвор.
ПЗС с покадровым переносом заряда
ПЗС этого типа похожи на полноформатные ПЗС. Основное отличие заключается в том, что в ПЗС с покадровым переносом для временного хранения заряда отводится половина матрицы. Эта область матрицы называется матрицей хранения. Как только в светочувствительных элементах матрицы накапливается заряд, он быстро перемещается в матрицу хранения. Такой тип матриц не требует использования механического затвора, что позволяет очень быстро захватывать изображение.КМОП ДАТЧИКИ
КМОП-технология позволяет реализовать большое количество функций непосредственно на кремниевом кристалле. Помимо преобразования фотонов в электроны и их передачи, датчик КМОП может обрабатывать изображение, выделять контур, минимизировать шумы и выполнять аналогоцифровые преобразования (рис. 6).
Рис. 6. КМОП архитектура.
Широкий набор функций на одном кристалле и меньшее энергопотребление – основное преимущество технологии КМОП по сравнению с ПЗС. Считывание заряда с активных пикселов КМОП-датчика происходит по параллельной схеме, при которой сигнал с каждого пиксела или колонки пикселов считывается напрямую. Такой произвольный доступ позволяет КМОП-датчику считывать не всю матрицу целиком, а отбирать группы пикселов. Этот метод получил название оконного считывания (windowing readout).
