Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для линейного ПЗС эти импульсы относительно просты в представлаот несколько последовательностей сигналов, сдвинутых один относнтельно другого на определенную часть периода. Сформнроваввый согнал взображенмя (т, поступает ва уснлвтель н устройство обработки свгвала, Эта обработка включает процедуры построчной фнксацнн, у-коррекции, апертурном коррекции, устранепня тактовой помеха, поэлементной фвксацвв в др. Относвтельво небольшое (до неаюльквх тысач) число элементов линейных ПЗС позволяет реалнзовать поэлементную коррекцию свгнала мзобраиення: темповых токов, неравномерности чувставтельностн элементов, неравномерностн освещенности, погрешностей объектива н др.
Для этого используют запоминающее звено, в котором храюттся данные о коэффициентах коррекцнв для ках~- дого светочувстввтельного элемента, определенные в процессе вспытанмя ПЗС~трухтуры и позволяющие реалнзовать перечисленные выше виды коррекция. Матричные ПЗС по сравнешпо с лвнейвымя характеризуются значнтельно большей сложностью в управлевнв н большвм разнообразием структур. Это приводит к усложнснню как всем структур пой схемы устройства улравленвя, так н отдельньп входащвх в него элементов (З). Харахтернстнка преобразоаанвя (свет — свгнал) для лвнейвых н матричных ПЗС лвнейна. Иногда используют представленне о пшроте такой характервстикн, т. е.
о диапазоне оззещенностей, в котором может работать преобразователь. Мвнвмальное значение Е. этого диапазона для ПЗС опредеялетса допустимым отношением апвал/шум, а максимальное Š— возннкаюшнмн нскаженвямн типа «растекання» нзобрашвня ярких деталей (растекания зарядов в ПЗС). Вознвкновенве этнх искажений связано с заполненнем потенцвальных ям максимальным зарядом. Существенным для обработки свгнала взображевнм преобразователя на базе ПЗС является определенне начала отсчета сигнала (соответствующего Е=О). Темповой ток ПЗС, свюанвый с тепловой генерацией электронно-дырочпых пар, пропорцноналев времени акоплевня заряда, площадн элемента, заввснт от теьшературы преобразователя в скорости термической генерацы носвтелев заряда, создаваемых рекомбвнацнонно генепацноннымн центрами поверхности в объема полупроводвиховон подложкв. Для определенна уровня снгнала Е=О используют различные способы, в частности )37 затемвевне частя элементов ПЗС спецнальвымн ппоркамв, что приводит к формврованвю в этвх участках эталонных свгвалов, соответствуннлпх Б О.
Характеристики преобразования в различных частях ПЗС-матрицы могут различаться, что вызвано рядом технологнческвх факторов (невдеальностью толщвны электродов элементарных накопнтелев, различием концевтрацнв првмесей в накопптельпых ячейках, размеров светочувствительных элементов н др.). Это прнводвт к неравномерности свгвала по полю растра. Наряду с совершенствованием технологвн взготовленвя ПЗС используют обработку снгвала взобралгенвя в процессе работы преобразователя нв ПЗС. Спектралыше характернствкн преобразователей ва ПЗС определяются в основном свойствами исходных матерналов в овтнческой частью преобразователя.
Определенные трудности формнрованвя спехтральной харахтернсгнкн в коротковолновой частя спектра связаны с поглощенном света в слое кремнвя. Требуемую чувствительность в этой областв спектра удается получить формнрованвем в полупрозрачных электродах специальных окон нлв вспользованием проекции нэображешш со стороны подложки. Для этого подложку делают достаточно тонкой.
Промышленностью выпускаются преобразователя для внднмой, ввфракрасвой н другнх частей спектра. Диапазон варнацвв спектральных характернствк преобразователей на ПЗС достаточно широк (3). Апертурно-частотные характернстнкн преобразователей ва ПЗС кроме размера н шага светочувствительных элементов матрацы определяются днффузвей носвтелей заряда н переносом зарядов в процессе счвтыванвя (последнее приводит к завнспмостн этой характернстпкв от координат в поле скавнровання).
Определение апертурно-частотных характернствк преобразователей с двумерной пространственной днскретюацней с помощью таблиц, содержащих черно-белые штрихи, затруднено вз-за дискретности разложения нзображення не только по вертвкалн, но н по горизонтали. Это обусловлено тем, что в общем случае шаг днскретнзацвв в преобразователе в шаг штрвхов испытательной таблицы ве совпадают.
Вследсшне этого смещение отсчетов па половнну шага дискретизации (взмененве взапмной фазы) сопровождается практвческн двукратным изменением числа штрвхов, разрешаемых на телевизионном вэображеввв. Слецвальвые методнкн нзмереввл апертурных характернстнк матрвчвых ПЗС позволиог определять вх предельные характервстнкв, которые в професспонааьных камерах превьгшают 1000 телеввзнонных лнввй; отношение сигнал/шум прн этом до 60 дБ. Благодаря использованию матричных ПЗС в камерах цветного телеввденвя добиваются высокой точноств совмещения растров— 0,05% по всему полю изображения. В преобразователях на ПЗС регулврованве времеви накопления 13$ в скорости считывания внформацвн, а также обмен разрешающей способности на чувствительность реалвзуются достаточно просто. Последнее достигается суммированием зарядовых пакетов, принадлежащих соседним по горвзовталн и вертикали элементам.
Суммирование зарядовых пакетов соседних по вертикали элементов осуществляется в выходном регистре матричного ПЗС задержкой выноса зарядов на время переноса вз секции памяти в регвстр счвтыаанпа нескольких последовательных строк. Суммврованне зарядовых пакетов соседввх по горнзонталн элементов возможно в выходном устройстве прибора. Матричные ПЗС, используемые в цветных телеввзнонных камерах, имеют высокую равномерность согнала по полю изображения н малые темновые токи.
Для высококачественного чересстрочного разложены в матричных ПЗС со строчным н строчно-кадровым переносом наюльзуют различные светочувствительные элементы, а в матричных ПЗС с кадровым переносом — секции накопления с четным числом фазньи электродов. Присущие матрнчным ПЗС недостатки — вязкая чувствительность в саней областв спектра, валвчне смаза от ярких деталей, растеканне зарядов из переполненных потенцначьных ям — преодолевают технологнческнмн п конструктивнымн приемами, а также оптнмлзацней режима управления.
Современваа технология позволяет создать матричные ПЗС с чнслом элементов 1035 х1920 н более, работающие на частоте 74,25 Мгц с высокой эффективностью переноса и имеющие высокую чувствительность за счет нанесения специальных светочувствительных слоев влн оптических растров. На основе таяна датчиков созданы цветные камеры для систем ТВЧ, обеспечввающне разрешевве более 1000 телеввзновных линий н отношенве сигнал/шум вьппе 50 дБ. 1 а х многосигнальные паеовизователи изоваажений на БАзе пзо Развитие многосвгнальвык одвоматрвчных преобразователей изображений обусловлено в первую очередь широким распространением бытовов вндеозапнсывающей аппаратуры различных форматов. Характериствкв этна форматов определяют основные требования к одвоматрвчвым преобразователям.
Так, для стандарта вндеозапвсн УНЯ требуемое разрешенве цвепюй телеввзвонной камеры составляет 240 — 280 телевизионных линяй, а для стандарта Зирег-тНЯ вЂ” 400 — 450. Для полученвя сигналов цветоделенных нзобрзжений ва светочувствительную поверхность матричного ПЗС наносят кодврующне свегофвльтры, выполненные ва органпческой основе влн 139 по ввтерферевцвоввой технологии.
В преобразователях ва матрвчвых ПЗС с кадровым переносом копирующие светофильтры вьшолипот полосковыми, т. е. в виде столбцов, закрыаающвх вертюииьвые ряды свегочувстввтепыых элементов, Такое расположение кодврующего свстофвльтра сввжаст перекрествые вскажеввя цветов, возввкающве прв характерном дла матричных ПЗС с кадровым переносом вертвкальвом смазе взображеюи, блюминге в везффектвввоств переноса. Наибольшее распростравевве получвлв два основвых тапа кодврующвх полосковых фильтров. В первом случае (рве.
4.27, а) вспользуют чередующиеся в ваправлеввв х полоспж красного В, зеленого б в синего В цветов. Примевевве такой структуры фвльтра упрощает схемы обработки, в том числе матрвцвроваввя свгвалов. Для разделеши файла свпила взображеюи ва трв цветоделенных можно использовать электроввый коммутатор, ущивляемый вмпульсаьпь свюаввымв с свгваламв управлеюи матрвцей. Во втором случае (рве. 4,27, б) используют светофвльтры с дополввтельвымв цветами — желтым Ус=6+Я в голубым Су=б+В, а также эелевым б. Такая структура кодпрующего фвльтра обеспечввает повьппеввые чувствительность в разрешение в зеленом цвете, так как все ячейки ПЗС чувстввтельаы к зеленому свету. Кроме того, такая структура технологически врыта.
Полоскв зелелого цвета б формируются валоженвем полосок желтого Уе в голубого Су цветов. Формвровавве цветоделенных сигналов взобрежеввя анапогвчво предыдущему, а переход к системе Я, б, В осущссппиется матрицвроваввем свгйалов. В мвогосигвпльпых матричных ПЗС широко используют счвтывавве сигналов цветоделеввых взображепвй с раэлвчвых выходов. Для этого првмевюот встроеввые мультвплексоры зарядов влв несколько выходных регвстров. Более эффектвввы мозаичвью светофильтры, повышаюп1ве раз- решающую способность првмерво в полтора раза.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
