Устройство с зарядовой связью

От / / Оставьте комментарий

Оглавление1 Устройство с зарядовой связью1.1 История ПЗС-матриц1.2 Развитие технологии1.3 Проблемы и решения1.4 Основы эксплуатации1.5 Физика работы1.6 Конструкция и производство ПЗС-матриц1.7 […]

'Американские изобретения', 'Астрономические изображения', 'Датчики изображения', 'Интегральные схемы', 'МОП-транзисторы', 'Обработка изображений', 'Сканеры изображений', American inventions, Astronomical imaging, Image processing, Image scanners, Image sensors, Integrated circuits, MOSFETs

Устройство с зарядовой связью

  • История ПЗС-матриц

    • ПЗС-матрицы были изобретены Уиллардом Бойлом и Джорджем Э. Смитом в 1969 году.  
    • Первые экспериментальные устройства были продемонстрированы в 1970 году.  
    • В 1971 году Майкл Томпсетт получил патент на применение ПЗС-матриц для обработки изображений.  

  • Развитие технологии

    • В 1974 году Fairchild выпустила первое коммерческое устройство с ПЗС-матрицей.  
    • В 1975 году Стивен Сассон изобрел цифровую фотокамеру с ПЗС-матрицей.  
    • В 1981 году компания Matsushita разработала ПЗС-матрицу frame-interline-transfer.  

  • Проблемы и решения

    • Ранние ПЗС-матрицы страдали запаздыванием срабатывания затвора.  
    • В 1980 году Нобоказу Тераниши и другие изобрели закрепленный фотодиод (PPD), что решило проблему запаздывания.  
    • В 1987 году PPD начали встраивать в большинство ПЗС-устройств.  

  • Основы эксплуатации

    • ПЗС-матрица состоит из фотоактивной области и области пропускания.  
    • Изображение проецируется на матрицу конденсаторов, которые накапливают заряд.  
    • Схема управления заставляет конденсаторы передавать заряд соседним, преобразуя его в напряжение.  

  • Физика работы

    • МОП-конденсаторы смещаются в область обеднения перед воздействием света.  
    • В области истощения образуются электронно-дырочные пары, которые разделяются электрическим полем.  
    • Накопление электронов продолжается до завершения интеграции изображения или достижения теплового равновесия.  

  • Конструкция и производство ПЗС-матриц

    • ПЗС-матрицы чувствительны к ионизирующему излучению и энергичным частицам.  
    • Фотоактивная область состоит из эпитаксиального слоя кремния, легированного p.  
    • Каналы определяются ионами фосфора, нанесенными на поверхность кремния.  
    • Оксид затвора выращивается поверх эпитаксиального слоя и подложки.  
    • Поликремниевые затворы наносятся методом химического осаждения из газовой фазы.  

  • Архитектура ПЗС-матриц

    • Полнокадровые устройства требуют механического затвора для предотвращения размытия.  
    • ПЗС-матрицы с переносом кадров имеют непрозрачную маску, что позволяет быстро переносить изображение.  
    • Архитектура interline маскирует все столбцы датчика для быстрого перехода между областями.  

  • Применение и особенности

    • ПЗС-матрицы используются в цифровых камерах, оптических сканерах и видеокамерах.  
    • Они чувствительны к ближнему инфракрасному излучению и могут использоваться для инфракрасной фотосъемки.  
    • Охлаждение уменьшает темновой ток и повышает чувствительность.  

  • ПЗС-матрица с передачей кадров

    • ПЗС-матрица с переносом кадров была предложена Майклом Томпсеттом.  
    • Она имеет экранированную область для быстрого считывания ячеек.  
    • Недостатком является более высокая стоимость и сложность управляющей электроники.  

  • Устройство с усиленной зарядовой связью

    • Устройство с усиленной зарядовой связью (ICCD) включает фотокатод, микроканальную пластину и люминофорный экран.  
    • Фотоэлектроны ускоряются и размножаются внутри MCP, затем ускоряются к люминофорному экрану.  

  • Люминофорный экран и усилитель изображения

    • Люминофорный экран преобразует электроны в фотоны для ПЗС-матрицы.  
    • Усилитель изображения включает функцию затвора, изменяя управляющее напряжение.  
    • ICCD-матрицы позволяют управлять затвором, что делает их более чувствительными.  

  • ПЗС-матрица с электронным умножением (EMCCD)

    • EMCCD использует лавинный пробой для усиления фотозарядов.  
    • Коэффициент усиления стохастический, что влияет на SNR.  
    • EMCCD требуют охлаждения для работы, что увеличивает стоимость и риск конденсата.  

  • Применение EMCCD

    • EMCCD используются в астрономии и биомедицинских исследованиях.  
    • Низкий уровень шума и высокая скорость считывания делают их полезными в условиях низкой освещенности.  

  • Использование в астрономии

    • ПЗС-матрицы имеют высокую квантовую эффективность и линейность выходных данных.  
    • Астрономы используют усреднение изображений для снижения шумов.  
    • Новые ПЗС-накопители Skipper улучшают точность измерений.  

  • Цветные камеры

    • Цифровые цветные камеры используют матрицу цветных фильтров поверх монохромных пикселей.  
    • Фильтр Байера разделяет изображение на красный, синий и зеленый цвета.  
    • Трехпозиционные ПЗС-матрицы и дихроичная призма улучшают цветоделение.  

  • Преимущества 3CCD-матриц

    • Более высокая квантовая эффективность  
    • Меньшее поглощение света маской Байера  

  • Технология микросканирования

    • Увеличение разрешения устройства Bayer mask  
    • Совместная выборка цветов для создания нескольких кадров  
    • Сканирование каждого пикселя в каждом цвете  

  • Размеры датчиков

    • Датчики бывают различных размеров и форматов  
    • Размеры обозначаются дюймовой дробью  

  • Цветение ПЗС-матриц

    • Переполнение ячеек электронами при длительной экспозиции  
    • Вертикальные полосы из-за структуры ПЗС-матрицы  
    • Функции защиты от засветки снижают чувствительность  

  • Вертикальный дренаж

    • Разработан компанией James M. Early  
    • Не уменьшает площадь сбора света и светочувствительность  

  • Другие технологии

    • Фотодиод  
    • КМОП-сенсор  
    • Пиксель, чувствительный к углу наклона  
    • Вращающаяся линейная камера  
    • Сверхпроводящая камера  
    • Видеокамера tube  
    • Широкий динамический диапазон  
    • Дырочный накопительный диод (HAD)  
    • Многослойная ПЗС-матрица  
    • Andor Technology  
    • Photometrics  
    • QImaging  
    • PI/Acton  
    • Временная задержка и интеграция (TDI)  

  • Глоссарий терминов

    • Список цифровых камер с ПЗС-датчиками  
    • Категория: Цифровые фотоаппараты с ПЗС-датчиком изображения  

  • Рекомендации

    • Внешние ссылки  
    • Журнальная статья об основах CCD  
    • Микроскопия Nikon введение в ПЗС-матрицы  
    • Концепции в области цифровых технологий обработки изображений  
    • Дополнительные статистические свойства  
    • L3CCD, используемые в астрономии  

Полный текст статьи:

Устройство с зарядовой связью

Похожие статьи:

  1. Устройство с зарядовой связью Оглавление1 Устройство с зарядовой связью1.1 Основы ПЗС-матриц1.2 Типы ПЗС-матриц1.3 Преимущества и недостатки ПЗС-матриц1.4 Применение ПЗС-матриц2 Устройство...
  2. Собственные значения и собственные векторы Оглавление1 Собственные значения и векторы1.1 Определение собственных векторов и значений1.2 Геометрический смысл1.3 Применение в линейной алгебре1.4...
  3. Собственные значения и собственные векторы Оглавление1 Собственные значения и векторы1.1 Определение собственных векторов и значений1.2 Геометрический смысл1.3 Применение в линейной алгебре1.4...
  4. Огюстен-Жан Френель Оглавление1 Огюстен-Жан Френель1.1 Ранние годы и образование1.2 Религиозное образование и инженерные задания1.3 Вклад в физическую оптику1.4...
  5. Цифровая камера Оглавление1 Цифровая камера1.1 История цифровых камер1.2 Типы датчиков изображения1.3 Разрешение и параметры1.4 Четкость изображения1.5 Методы получения...
  6. Матрица перестановок Оглавление1 Матрица перестановок1.1 Матрицы перестановок1.2 Соответствие перестановок и матриц1.3 Умножение матриц перестановок1.4 Матричная группа1.5 Дважды стохастические...
  7. Уиллард Бойл Оглавление1 Уиллард Бойл1.1 Биография Уилларда Бойла1.2 Ранние годы и образование1.3 Карьера в Bell Labs1.4 Изобретение ПЗС1.5...
  8. Высокая частота кадров Оглавление1 Высокая частота кадров1.1 Определение и использование высокой частоты кадров (HFR)1.2 Тенденции и преимущества HFR1.3 История...
  9. Матрица (математика) Оглавление1 Матрица (математика)1.1 Основы матриц1.2 Операции с матрицами1.3 Свойства матриц1.4 Операции со строками1.5 Подматрицы и миноры1.6...
  10. Матрица Уолша Оглавление1 Матрица Уолша1.1 Определение матрицы Уолша1.2 Связь с матрицами Адамара1.3 Применение матриц Уолша1.4 Формула и перестановка1.5...
  11. Частота кадров Оглавление1 Частота смены кадров1.1 Определение частоты кадров1.2 История и стандарты частоты кадров1.3 Анимация и современные стандарты...
  12. Дополненная матрица Оглавление1 Расширенная матрица1.1 Определение и использование расширенной матрицы1.2 Ранг расширенной матрицы1.3 Пример нахождения обратной матрицы1.4 Существование...
  13. Цифровое изображение Оглавление1 Цифровое изображение1.1 Основы цифрового изображения1.2 Растровые изображения1.3 Векторные изображения1.4 Просмотр изображений1.5 История цифровых изображений1.6 Цифровые...
  14. Датчик изображения Оглавление1 Датчик изображения1.1 Основы датчиков изображения1.2 Типы датчиков изображения1.3 Специальные датчики1.4 История и развитие1.5 Другие датчики...
  15. Кососимметричная матрица Оглавление1 Кососимметричная матрица1.1 Определение и свойства кососимметрических матриц1.2 Примеры и свойства1.3 Кососимметричные и чередующиеся формы1.4 Бесконечно...
  16. Логарифм матрицы Оглавление1 Логарифм матрицы1.1 Определение и свойства логарифма матрицы1.2 Примеры и вычисления1.3 Неединственность и ограничения1.4 Перспективы функционального...
  17. Матрица плотности Оглавление1 Матрица плотности1.1 Определение и мотивация1.2 Свойства матрицы плотности1.3 Чистое и смешанное состояния1.4 Примеры и приложения1.5...
  18. Полярное разложение Оглавление1 Полярное разложение1.1 Полярное разложение матрицы1.2 Геометрическая интерпретация1.3 Свойства1.4 Отношение к SVD1.5 Полярное разложение обратимых матриц1.6...
  19. Элементарная матрица Оглавление1 Элементарная матрица1.1 Основные операции с матрицами1.2 Умножение матриц1.3 Транспонирование матриц1.4 Сложение матриц1.5 Преобразования строк и...
  20. Обобщенное обратное Оглавление1 Обобщенный обратный1.1 Определение и свойства обобщенной обратной матрицы1.2 Применение обобщенной обратной матрицы1.3 Методы вычисления обобщенной...
  21. Целочисленная матрица Оглавление1 Целочисленная матрица1.1 Определение целочисленной матрицы1.2 Применение в комбинаторике1.3 Свойства целочисленных матриц1.4 Обратная к целочисленной матрице1.5...
  22. D-матрица Вигнера Оглавление1 D-матрица Вигнера1.1 Определение D-матрицы Вигнера1.2 Коммутационные соотношения и сферический базис1.3 Элементы D-матрицы1.4 Свойства D-матрицы1.5 Ортогональность...

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх