аному на виході регістра - тобто підсилювача.
В цілому, послідовний регістр зсуву є пристроєм з паралельним входом і послідовним виходом. Тому після зчитування всіх зарядів з регістра є можливість подати на його вхід новий рядок, потім наступну і таким чином сформувати безперервний аналоговий сигнал на основі двовимірного масиву фотострумів. У свою чергу, вхідний паралельний потік для послідовного регістра зсуву забезпечується сукупністю вертикально орієнтованих послідовних регістрів зсуву, яка іменується паралельним регістром зсуву, а вся конструкція в цілому якраз і є пристроєм, іменованим ПЗС-матрицею.
«Вертикальні» послідовні регістри зсуву називаються стовпцями ПЗС-матриці, а їх робота повністю синхронізована. Двовимірний масив фотострумів ПЗС-матриці одночасно зміщується вниз на один рядок, причому відбувається це тільки після того, як заряди попереднього рядка з розташованого «в самому низу» послідовного регістра зсуву пішли на підсилювач. До звільнення послідовного регістра паралельний заряд змушений простоювати. Ну а сама ПЗС-матриця для нормальної роботи обов'язково повинна бути підключена до мікросхеми (або їх набору), що подає потенціали на електроди як послідовного, так і паралельного регістрів зсуву, а також синхронизирующей роботу обох регістрів. Крім того, потрібен тактовий генератор.
Малюнок 7 - Повнокадрова матриця
Даний тип сенсора є найбільш простим з конструктивної точки зору і іменується полнокадровой ПЗС-матрицею. Крім мікросхем «обв'язки», такий тип матриць потребує також механічному затворі, перекриває світловий потік після закінчення експонування. До повного закриття затвора зчитування зарядів починати не можна - при робочому циклі паралельного регістра зсуву до фотоструму кожного з його пікселів додадуться зайві електрони, викликані потраплянням фотонів на відкриту поверхню ПЗС-матриці. Дане явище називається «розмазуванням» заряду в полнокадровой матриці.
Спеціально для відеотехніки був розроблений новий тип матриць, в якому інтервал між експонуванням був мінімізований не для пари кадрів, а для безперервного потоку. Зрозуміло, для забезпечення цієї безперервності довелося передбачити відмову від механічного затвора.
Фактично дана схема, що отримала найменування матриці з буферизацією стовпців, в чомусь схожа з системами з буферизацією кадру в ній також використовується буферний паралельний регістр зсуву, ПЗС-елементи якого приховані під непрозорим покриттям. Однак буфер цей не розташовується єдиним блоком під основним паралельним регістром - його стовпці «перетасувати» між стовпцями основного регістра. У результаті поряд з кожним стовпцем основного регістра знаходиться стовпець буфера, а відразу ж після експонування фотоструми переміщуються не «зверху вниз», а «зліва направо» (або «справа наліво») і всього за один робочий цикл потрапляють в буферний регістр, цілком і повністю звільняючи потенційні ями для наступного експонування.
Потрапили в буферний регістр заряди в звичайному порядку зчитуються через послідовний регістр зсуву, тобто «зверху вниз». Оскільки скидання фотострумів в буферний регістр відбувається всього за один цикл, навіть за відсутності механічного затвора не спостерігається нічого схожого на «розмазування» заряду в полнокадровой матриці. А ось час експонування для кожного кадру в більшості випадків за тривалістю відповідає інтервалу, затрачиваемому повне зчитування буферного паралельного регістра. Завдяки всьому цьому з'являється можливість створити відеосигнал з високою частотою кадрів - не менше 30 кадрів секунду.
Рисунок 8 - Матриця з буферизацією стовпців
Хоча фотоструми основного паралельного регістра зсуву відразу ж потрапляють в буферний регістр, яка не піддається «фотонної бомбардуванню», «розмазування» заряду в матрицях з буферизацією стовпців також відбувається. Викликано це частковим перетіканням електронів з потенційної ями «світлочутливого» ПЗС-елемента в потенційну яму «буферного». У результаті на знімку вгору і вниз від цієї яскравої крапки простягається світла смуга, псують кадр. Для боротьби з цим неприємним ефектом при проектуванні сенсора «світлочутливий» і буферний стовпці розташовують на більшій дистанції один від одного.
Для забезпечення відеосигналу необхідно, щоб сенсор не вимагав перекриття світлового потоку між експозиціями, оскільки механічний затвор в таких умовах роботи (близько 30 спрацьовувань в секунду) може швидко вийти з ладу. Завдяки буферним рядкам є можливість реалізувати електронний затвор, який, по-перше, дозволяє при необхідності обійтися без механічного затвора, а по-друге, забезпечує надмалі (до 1/10000секунди) значення витримки, особливо критичні для зйомки швидкоплинних процесів. Проте електронний затвор вимагає ...
