Линейные пзс с пространственным разделением

В этих ПЗС разделены функции накопления и считывания.

Рис. 34. Линейные ПЗС с пространственным разделением

Под воздействием света в секции накопления (1) накапливаются заряды. В следующий момент времени открывается затвор (2) и заряды параллельно переносятся в секцию считывания 3 (регистр сдвига). После закрытия затвора параллельно происходят процессы накопления в секции 1 и считывания из секции 3.

Для увеличения разрешающей способности используют линейки биполярного считывания: две ПЗС-структуры вставлены одна в другую. Число элементов увеличивается в два раза.

Рис. 35. Линейки биполярного считывания

Сигналы с выхода секции считывания (3) суммируются в определенной фазе. Используют:

• Для считывания одномерных изображений (штрих-коды);

• Системы с механикой разворачивающейся по одной координате (телефакс, сканер);

• Системы наблюдения за земной поверхностью.

Число элементов 1024-8192.

Матричные пзс

Матричные ПЗС позволяют получать сигнал изображения кадра. Они представляют собой пластинку из полупроводника, на которой содержится несколько сотен тысяч миниатюрных МОП-конденсаторов.

С помощью объектива на светочувствительную поверхность преобразователя проецируется оптическое изображение. Количество заряда, накопленное в каждом МОП-конденсаторе, соответствует освещенности области матрицы и времени накопления. В результате происходит распределение зарядов, точно повторяющее распределение освещенности в оптическом изображении. Меняя напряжение смещения на электродах МОП-конденсаторов, заряды перемещают поочередно на выход ФЭП.

Матричные ПЗС бывают с покадровым и межстрочным переносом.

Пзс с покадровым переносом

ПЗС с покадровым переносом состоят из секции накопления, секции хранения и регистра считывания.

Рис. 36. ПЗС с покадровым переносом

В течение полукадра в секции 1 под воздействием света формируется заряд. Во время передачи кадрового гасящего импульса (КГИ) все поле зарядов сдвигается в секцию 2 (секция памяти), экранированную от света. В течение следующего полукадра в секции 1 накапливаются заряды и одновременно из секции 2 заряды построчно передаются в регистр считывания 3. И затем выводятся из регистра считывания во время прямого хода строчной развертки.

Недостаток: во время кадра передачи (КП) секция 1 остается освещенной и яркие участки изображения успевают дать вклад в чужой зарядовый пакет. На сигнале может появляться смазывающий вертикальный след от ярких участков изображения размером во весь кадр.

Этого недостатка лишены ПЗС с межстрочным переносом, т.к. функции накопления и передачи заряда в них разделены.

Пзс с межстрочным переносом

Секция переноса как бы вставлена в секцию накопления.

Рис. 37. ПЗС с межстрочным переносом

Так как регистры вертикального переноса 2 непрозрачны для света, то световая чувствительность таких ПЗС по сравнению с ПЗС с переносом кадра существенно уменьшается. Этот недостаток преодолен использованием микролинз (1- элементы накопления), которые располагаются перед каждым фотоэлементом и поэтому практически весь свет собирается на них, минуя закрытые от света участки.

Для получения информации о цвете используются нанесенные непосредственно на фоточувствительную секцию специальные фильтры – мозаичные или полосовые – так что каждый элемент ПЗС передает только один какой-нибудь цвет, а полный цветовой сигнал получается за счет соответствующей обработки выходного сигнала ПЗС.