й накопичуються заряди. Недоліками є велика (приблизно в чотири рази) площа одного світлочутливого елемента, складається з фотодіода і МДП-транзистора, що призводить до зменшення роздільної здатності; більший рівень шумів і менша амплітуда вихідного сигналу, що пов'язано з великою вихідною ємністю, рівної ємності всій передавальної шини рядка.
Мабуть, для створення ФСІ з великою роздільною здатністю (Для повноформатних передавальних ТБ камер) використовуватимуться ПЗС. Основні області застосування МДП-фотодіодних структур - системи спостереження, оптичного розпізнавання образів, дефектоскопія і т. п., тобто системи спеціального малокадрового телебачення з числом елементів розкладання 50X50.
7 Перспективи розвитку ФСІ на ПЗС
Функціональні можливості ФСІ на ПЗС поки далеко не вичерпані. У Нині на основі ПЗЗ розробляються головним чином формувачі сигналів зображень видимого світла. Проте їх можливості тягнуться і на ІК діапазон. Електромагнітні хвилі ІЧ діапазону викликають генерацію електронно-доручених пар не за рахунок переведення електронів з валентної зони в зону провідності (для цього необхідна велика енергія), а за рахунок збудження електронів з дрібні домішкових рівнів. Для того щоб ці рівні що розряджалися без впливу ІК випромінювання, необхідно значно зменшити термогенерации, тобто охолодити кристал. Так як кристал має невеликі габаритні розміри, то завдання його охолодження може бути вирішена відносно просто. Використовуючи домішки, що утворюють різні за глибиною рівні, можна домогтися ефективного сприйняття зображень в різних піддіапазонах ІЧ області.
Ще одне розширення функціональних можливостей ПЗС пов'язано з тим, що глибина збідненого шару, що утворюється під затвором, залежить від напруги на ньому. Враховуючи також сильну залежність коефіцієнта поглинання світла від довжини хвилі l можна створити спектрально-чутливі ФСІ, що дозволяють виділяти певні кольори у видимій частині спектру.
Найбільш очевидною областю застосування ФСІ на ПЗС є передавальні телевізійні камери. Однак сучасні зразки формувачів з найбільшою роздільною здатністю поки не задовольняють вимогам телевізійного стандарту і не забезпечують неспотворену передачу зображень з яскравими ділянками. Очікується, що найближчим часом ці труднощі будуть подолані.
На основі існуючих ФСІ можна створювати портативні і енергоекономічних передавальні камери з меншою роздільною здатністю, призначені для промислового застосування, навчальних, медичних і спортивних цілей. Вже згадувалося про чорно-білої передавальної камері MV-100, в якій . Використовується ФСІ на ПЗС з роздільною здатністю 100ХЮ0 елементів. На основі приладів з інжекцією заряду на кристалі 8,4 X11, 2 мм2 розроблена багатоелементна матриця, яка при використанні черезрядковості дає роздільну здатність 512X256 елементів. Розмір кристала дозволяє використовувати оптику від 16-мм кінокамер.
На основі ФСІ на ПЗС можна побудувати кольорову передавальну телевізійну камеру. Для цього використовуються три кристала ФСІ і стандартний цветоделітельной блок, в якому світловий потік зображення розщеплюється на три кольору, що надходять на відповідні кристали ФСІ. У ФСІ ці світлові потоки перетворяться в відеосигнали. Завдяки фіксованою конфігурації матриць і Тактируемого самосканування в ФСІ на ПЗС усувається трудність точного суміщення розгорнутих зображень, існуюча в кольорових телевізійних камерах з трьома трубками і викликає появу В«кольорової бахромиВ» на відтворюваному зображенні.
Передавальні камери для малих рівнів освітленості є ще однією перспективною сферою застосування ПЗС. Основною проблемою, що виникає при малих рівнях освітленості, є шуми, які стають порівнянними з сигналом. Власні шуми ПЗС, зумовлені флуктуаціями фонового заряду і флуктуаціями зарядових втрат при передачі, дозволяють досягти мінімального рівня освітленості, відповідного 60-100 електронам водному зарядовим пакеті. При такому малому сигналі визначальну роль починають грати шуми вихідного підсилювача. Ці шуми можуть бути значно знижені за допомогою багаторазового неруйнівного зчитування і подальшого складання вихідних сигналів, в результаті якого флуктуації усереднюються і ставлення сигнал/шум ks/N збільшується. Подібний принцип реалізується за допомогою багаторозрядного підсилювача, так званого В«Розподіленого підсилювача з плаваючим затворомВ» (РУПЗ) (рис.20). До кожного біту останні Nвих розрядів вихідного зсувного регістру підключений підсилювач зарядів з плаваючим затвором.
В
Рис.20. Схема багаторозрядного розподіленого підсилювача з плаваючими затворами:
1 - Вихідний сдвиговой регістр; 2 - додатковий сдвиговой регістр з збільшеною площею ПЗС-елементів; 3 - підсилювачі зарядових сигналів .
Посилені зарядові сигнали надходять у додатковий сдвиговой регістр з більшою площею затворів. Обидва регістра управляютьс...
