Elektrotechnická fakulta České vysoké učení technické v Praze. CCD vs CMOS. Prof. Ing. Miloš Klíma, CSc

Elektrotechnická fakulta České vysoké učení technické v Praze

CCD vs CMOS Prof. Ing. Miloš Klíma, CSc.

0

Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

0

Historie snímání obrazu • 1884 – Paul Nipkow – mechanický rozklad • 1923 – Vladimír Zworikyn, snímací elektronka ikonoskop • 1927 – John Bird – televizní přenos • 2. pol. 30 let – zahájení televizního vysílání • 1954 – barevné TV vysílání – NTSC, USA • 80. léta – začátky digitální televize • 70. léta CCD – nábojově vázané struktury • konec 20. století – rozvoj CMOS technologie (100 mil. prvků), paměti • CMOS senzory (technologie pamětí)


1

Barvodělící systém 2D CCD

LCD backlight

zpracování

výstup

Bayerovo pole filtrů

matnice

závěrka

zadní polarizátor

čočka zadní sklo s TFT polem

dopadající světlo

kapalný krystal sklo s barevnými filtry vstupní polarizátor


2

Formáty senzorů

Canon Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

3

CCD sensory

elektroda izolant +

potenciálová jáma

+

+

+

+

+

+

+ substrát

N MIS kapacita

Charge Coupled Device – nábojově vázané struktury


4

CCD sensory Φ1

Φ2 Φ3 +

+ potenciálový reliéf

N

Φ1

Φ2

+ N

+ potenciálový reliéf CCD přenosové struktury


5

CCD sensory

snímkový přenos Frame Transfer metalizace


6

CCD sensory

řádkový přenos

Interline Transfer

Konfigurace CCD obrazového sensoru


7

© KODAK Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

8

CCD sensory

© DALSA Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

9

CCD sensory

© DALSA Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

10

CCD sensory

© Kodak Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

11

CCD sensory

© Fuji Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

12

CCD sensory Senzitometrická charakteristika digitálního fotoaparátu

Přepaly – prodloužení charakteristiky

© Fujifilm Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

13

© Fujifilm Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

14

CMOS sensory

CMOS sensory ● standardní VLSI CMOS technologie ● sensor – fotoodpor, PN nebo PIN přechod ● komutace jako RAM, náhodný výběr ● včetně signálového zpracování A/D, DSP


15

CMOS sensory

© Photonics Spectra Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

16

CMOS sensory

Active Pixel Sensors: Are CCD's Dinosaurs? Eric R. Fossum Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, California 91109 USA


17

CMOS sensory

© Canon Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

18

CMOS sensory

fotovodivý materiál – amorfní Si, X ray scintilátor CsI nebo LANEX aktivní plocha až 40 x 40 cm, pixel 200 až 750 µm rozlišení 512 x 512 pixelů dynamický rozsah 72 dB Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

19

CMOS sensory

Foveon


20

CMOS sensory

© Foveon Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

21


22

Obrazové sensory – doplňky

Antiblooming – speciální elektroda, ochrana proti přesvětlení Binning – snížení rozlišení na polovinu (čtvrtinu), zvýšení citlivosti Pole mikročoček Zesilovač obrazu (mikrokanálková destička), závěrka toff cca 5 ns Vláknová destička – redukce rozměru až 5x, účinnost až 60% Rychlé kamery – až do Msnímků za sekundu


23


Výběr části obrazu

Binning

© Foveon Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

24


Pole mikročoček © Canon Multimedia Technology Group, K13137, FEE CTU

25



26


Vláknově optická destička


27


Mikrokanálková destička MCP


28


Stabilizace obrazu


29

CCD vs CMOS

Děkuji za pozornost !


30

Elektrotechnická fakulta České vysoké učení technické v Praze. CCD vs CMOS. Prof. Ing. Miloš Klíma, CSc

Recommend Documents