Датчики изображения

Датчик изображения или ПЗС-матрица — это электронное устройство с переносом заряда, преобразующего энергию света в электрический сигнал. Принцип действия датчиков заключается в перемещении зарядовых пакетов к выходному устройству вследствие направленного движения потенциальных ям. Фоточувствительные элементы устройства, формирующие изображение, имеют матричную организацию по строкам и столбцам. Процесс преобразования происходит благодаря большому количеству фотодиодов, размещенных в плоскости матрицы (пикселей). Фотодиоды воспринимают весь видимый спектр, поэтому в цветных датчиках используется светофильтр, пропускающий определённый цвет. Соответственно, монохромные датчики не имеют подобных фильтров.

Сфера применения ПЗС-матриц

Область применения датчиков изображений очень обширна и охватывает многие сферы человеческой деятельности. Фактически, ПЗС-матрицы необходимы везде, где возникает потребность в получении и обработке изображений:

• Микроскопические, спектроскопические и кристаллографические научные исследования.
• Рентгеноскопия.
• Космические технологии — телескопы, звездные датчики, спутники слежения и т. д.
• Системы контроля в промышленном производстве — качество сварных швов, контроль износа поверхности, проверка качества упаковки и т. д.
• Датчики обработки изображения в системах охраны жилых, административных, торговых и промышленных объектов.
• Фотосъёмка.
• Системы контроля скорости на автодорогах, датчики распознавания автомобильных номеров и т. д.
• Медицинское оборудование и т. д.

Основные характеристики и классификация ПЗС-матриц

Основными характеристиками ПЗС-матриц являются:

• Эффективность передачи заряда. Параметр представляет собой отношение количества электронов в заряде в конце пути по регистру сдвига, к их количеству в начале.
• Коэффициент заполнения матрицы — это отношение площади заполненной фотодиодами к полной площади светочувствительной поверхности.
• Темновой ток — малый электрический ток, протекающий по светочувствительным элементам при отсутствии падающих фотонов.
• Шум считывания — называется шум проявляющийся даже в условиях отсутствия светового сигнала в матрице, и зависит от конструкции самой матрицы или камеры.
• По цветности датчики распознавания изображения классифицируются на цветные и черно-белые (монохромные).
• Наиболее же распространенной является классификация по архитектуре:

1. Датчики с полнокадровым переносом. Имеют простой технологический цикл и могут выделить всю поверхность под фоточувствительные элементы. В тоже время имеют ограничение в скорости считывания изображения и требуют перекрытия источника света при считывании.
2. Датчики с кадровым переносом. Также могут выделить всю поверхность под фоточувствительные элементы и имеют меньшее время считывания изображения, чем у полнокадровых матриц. Но они дороже в производстве и также требуют перекрытия затвором при считывании.
3. Датчики с межстрочным переносом (буферизация столбцов). Не требуется затвор, минимальное время переноса заряда, разделены в пространстве процессы накопления и переноса. Но под фоточувствительные элементы может быть выделено не более 50% поверхности и разрешение ниже, чем у предыдущих матриц.
4. Датчики со строчно-кадровым переносом. По списку достоинств сходны с матрицами межстрочного переноса. Кроме того, имеют минимальный интервал между экспонированием, что делает возможным запись видео. Недостатки — увеличенный путь заряда и, соответственно, меньшая эффективность, а также 50% покрытие поверхности светочувствительными элементами.

Компания «Макро Групп» предлагает большой выбор датчиков изображения различной архитектуры от ведущих мировых производителей. Все изделия сертифицированы и соответствуют высоким требованиям международных и российских стандартов.