КМОП-матрица: различия между версиями

41 байт убрано ,  9 лет назад
м
Нет описания правки
м
{{Портал|Фотография}}
'''КМОП-матрица'''  — светочувствительная [[матрица (фото)|матрица]], выполненная на основе [[КМОП|КМОП-технологии]].
[[Файл:Matrixw.jpg|200px|thumb|right|КМОП-матрица]]
 
В КМОП-матрицах используются [[полевой транзистор|полевые транзисторы]] с изолированным затвором с каналами разной проводимости.
 
[[ИзображениеФайл:Equivalent circuit of CMOS Image Sensor pixel.png|center|frame]]
<center>''Эквивалентная схема ячейки КМОП-матрицы: 1  — светчувствительный элемент (диод); 2  — затвор; 3  — конденсатор, сохраняющий заряд с диода; 4  — усилитель; 5  — шина выбора строки; 6  — вертикальная шина, передающая сигнал процессору; 7  — сигнал сброса.''<ref>[http://www.dalsa.com/shared/content/Photonics_Spectra_CCDvsCMOS_Litwiller.pdf CCD vs CMOS: facts and fictions] {{ref-en}}</ref></center>
 
== История ==
В начале [[1990-е|1990-х]] характеристики КМОП-матриц, а также технология производства были значительно улучшены. Прогресс в субмикронной [[Фотолитография|фотолитографии]] позволил применять в КМОП-сенсорах более тонкие соединения. Это привело к увеличению светочувствительности за счет большего процента облучаемой площади матрицы.
 
Переворот в технологии КМОП-сенсоров произошел, когда в [[Лаборатория реактивного движения|лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory&nbsp;— JPL]]) [[NASA]] успешно реализовали Active Pixel Sensors (APS). Теоретические исследования были выполнены еще несколько десятков лет тому назад, но практическое использование активного сенсора отодвинулось до [[1993 год]]а. APS добавляет к каждому пикселу транзисторный усилитель для считывания, что даёт возможность преобразовывать заряд в напряжение прямо в пикселе. Это обеспечило также произвольный доступ к фотодетекторам наподобие реализованного в микросхемах [[ОЗУ]].
 
В результате к [[2008 год]]у КМОП стали практически альтернативой ПЗС.
 
== Преимущества ==
* Основное преимущество [[КМОП]] технологии  — низкое энергопотребление в статическом состоянии. Это позволяет применять такие матрицы в составе энергонезависимых устройств, например, в датчиках движения и системах наблюдения, находящихся большую часть времени в режиме «сна» или «ожидания события».
* Важным преимуществом КМОП матрицы является единство технологии с остальными, цифровыми элементами аппаратуры. Это приводит к возможности объединения на одном кристалле аналоговой, цифровой и обрабатывающей части (КМОП-технология, являясь в первую очередь процессорной технологией, подразумевает не только "«захват"» света, но и процесс преобразования, обработки, очистки сигналов не только собственно-захваченных, но и сторонних компонентов РЭА), что послужило основой для миниатюризации камер для самого разного оборудования и снижения их стоимости ввиду отказа от дополнительных процессорных микросхем.
* С помощью механизма произвольного доступа можно выполнять считывание выбранных групп пикселов. Данная операция получила название кадрированного считывания ({{lang-en|windowing readout}}). Кадрирование позволяет уменьшить размер захваченного изображения и потенциально увеличить скорость считывания по сравнению с ПЗС-сенсорами, поскольку в последних для дальнейшей обработки необходимо выгрузить всю информацию. Появляется возможность применять одну и ту же матрицу в принципиально различных режимах. В частности, быстро считывая только малую часть пикселей, можно обеспечить качественный режим живого просмотра изображения на встроенном в аппарат экране с относительно малым числом пикселей. Можно отсканировать только часть кадра и применить её для отображения на весь экран. Тем самым получить возможность качественной ручной фокусировки. Есть возможность вести репортажную скоростную съёмку с меньшим размером кадра и разрешением.
* В дополнение к усилителю внутри пиксела, усилительные схемы могут быть размещены в любом месте по цепи прохождения сигнала. Это позволяет создавать усилительные каскады и повышать чувствительность в условиях плохого освещения. Возможность изменения коэффициента усиления для каждого цвета улучшает, в частности, [[Баланс белого цвета|балансировку белого]].
* [[Фильтр Байера]]
* [[ПЗС-матрица]]
<!-- * [:en:Active_pixel_sensor] -->
 
== Ссылки ==