Матрицы цифровых фотоаппаратов: матрицы CCD и CMOS
Матрица
CCD (англ. Charge-Coupled Device), или ПЗС-матрица
(приборы с зарядовой связью), была разработана
в США еще в конце 1960-х годов в качестве памяти для компьютеров. Использоваться
она стала в начале 1970-х годов. Принцип действия матрицы CCD основан на построчном
перемещении зарядов, накопленных в образованных фотонами прорехах в вышеупомянутых
атомах кремния. Во время считывания электрического заряда с матрицы осуществляется
перенос зарядов к краю матрицы и в сторону усилителя, который передает усиленный
сигнал в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), а затем – преобразованный
сигнал поступает в процессор.
В современных цифровых фотоаппаратах используются матрицы двух типов:
- матрица CCD
- матрица CMOS
Матрица фотоаппарата типа CMOS выходит в лидеры
Матрица
CMOS (англ. Complementary Metal Oxide Semiconductor),
или КМОП-матрица (комплементарные
металл-оксидные полупроводники) действует на основе активных точечных
сенсорах. В отличие от матрицы CCD, эта матрица преобразует заряд в напряжение
сразу в пикселе. Благодаря такой рациональной системе значительно повышается
скорость фотоаппарата при обработке информации с матрицы и способствует интегрированию
матрицы CMOS непосредственно с аналогово-цифровым преобразователем или даже
с процессором. В итоге происходит экономия питания (цепочка действий не такая
длинная, как у фотокамер с матрицей CCD) и удешевление устройства за счет упрощения
его конструкции.
Раньше матрицы CCD являлись более чувствительными и способными выдавать более качественные изображения, чем матрицы CMOS. Сейчас с развитием технологий, в частности, с повышением качества кремниевых пластин и улучшением схемы усилителя, качество изображения, полученного на цифровых фотоаппаратах с матрицей CMOS, практически не уступает качеству изображения, полученного на цифровых фотоаппаратах с матрицей CCD. Этот факт доказывает хотя бы то, компания Canon стала выпускать некоторые профессиональные зеркалки (D -30, D-60, D-10 и т.д.) с использованием матрицы CMOS.
У кремниевых матриц цифровых фотоаппаратов есть еще один нюанс: проходящие через объектив лучи света попадают на сенсор под прямым углом только в центре кадра, остальные падают косо. Если для пленки это не имеет значения, для матрицы лучи, падающие на нее под косым углом, критичны и нежелательны. Поэтому некоторые производители идут даже на такие ухищрения, что над каждым пикселем устанавливают микролинзочку, которая фокусирует свет под правильным углом и с нужной силой.
А вот рисунок, дающий представление о том, как выглядят матрицы различного размера на фоне 35-миллиметровой пленки или полноразмерной матрицы:
Смотрите также:
Устройство цифрового фотоаппарата