ПЗС линейка: с чем ее едят

[hhba]

Спасибо за статью! Хотя она получилась больше о фронтенде, чем о самой линейке.

Скажите, вы делаете прибор видимого диапазона?

[jar_ohty]

Сейчас на 635 нм работает. Первая версия работала на 808 нм.

[hhba]

По длине волны смахивает на томографию для мышей )))

А на самом деле что за прибор?

[jar_ohty]

Обычные длины волн дешевых и мощных полупроводниковых лазеров. А что за прибор — в общих чертах это дистанционное зондирование моря. Ничего больше рассказать не могу, ибо [ДАННЫЕ УДАЛЕНЫ].

[hhba]

> Обычные длины волн дешевых и мощных полупроводниковых лазеров

Просто в оптической томографии мелких животных та же длина используется, отсюда и упоминание.

> в общих чертах это дистанционное зондирование моря

Понял.

[jar_ohty]

Потому и используются, что в массовом производстве есть.
Вообще же цифры не случайны. 808 нм — это линия накачки Nd:YVO4 лазеров, а 635 — наиболее приближенная к гелий-неоновому лазеру длина волны.

[hhba]

635 — наиболее приближенная к гелий-неоновому лазеру длина волны

Да, я в курсе.

И теперь я знаю, что у вас на платформе стоит гелий-неоновый лазер мощностью 100500 мегаватт, а ПЗС-линейка нужна для уточнения информации о том, какой же именно авианосец врага вы сожгли ))

[jar_ohty]

Не получится 100500 мегаватт) На гелий-неоне даже ватт не получится, даже на 3,39 мкм, где у него дикое усиление.

[hhba]

Ну я пошутил же )))

Понятно, что красные лазеры против американских авианосцев уже 28 лет не применяются.

[AntonSor]

Очень интересно! А с матрицами так же получается?

[jar_ohty]

Примерно, только там сдвигают строки целиком параллельно самим себе в выходной регистр, а потом из выходного регистра строка выдвигается на выход попиксельно. А дальше следующая строка. А дальше — дебайеризация и все остальное…

[pvvv]

только для пзс матриц есть нюансы с затвором.
есть без затвора, full frame — пока картинка сдвигается вниз в строчный сдвиговый регистр для вычитывания экспозиция продолжается, размазывая картинку, но зато вся площадь занята светочувствительным пикселем.
есть frame transfer когда пзс матрица состоит из двух половинок, одна закрыта от внешнего света, и картинка сначала быстро перемещается в закрашенную часть и потом неспешно вычитывается.
и есть interline, когда закрашен каждый второй «столбец» и картинка мгновенно сдвигается в закрытые столбцы за один такт, а потом двигается вниз в сдвиговый регистр для вычитывания.

[hhba]

Ну или по-другому — rolling shutter, global shutter и их топологические, оптические и режимные вариации.

[pvvv]

не, rolling shutter это фича исключительно КМОП сенсоров, а не ПЗС.
там никуда заряды не двигаются, и проблемы только с адресацией отдельных пикселей, отсюда и привязка сброса пикселя к его считыванию для упрощения и экономии проводов до каждого пикселя, любая дополнительная логика в каждом пикселе сжирает полезную площадь фотодиода.

[hhba]

А это неважно. Термины остаются теми же, поскольку они наблюдаются на пользовательском уровне и лежат над деталями реализации.

К примеру, в одном КМОП-сенсоре, который у нас разрабатывается, есть режим, который с точки зрения наблюдателя выглядит как global shutter, хотя топологически это не так.

[pvvv]

эффекты разные физически, для ПЗС свойственно расплёскивание заряда по соседним пикселям и размазывание картинки из-за того что экспозиция продолжается во время считывания, у КМОПов же проблемы только с тем что разные части картинки экспонируются не в одно и то же время.

[hhba]

Смотря о чем мы говорим. Блуминг есть в обоих типах сенсоров (хотя CMOS-сенсоры вроде бы легче от него защищать), а вот смаз (который smear) конечно характерен только для ПЗС, причем только для ПЗС со светозащищенной областью хранения.

Впрочем я не понимаю, к чему это упомянуто. Говоря про смаз видео довольно странно упоминать блуминг или smear, потому что при отсутствии глобального затвора смаз (который distortion) будет всегда.

[jar_ohty]

Удалил

[RV3EFE]

классная статья, познавательно, спасибо.
А со временем что то происходит с матрицами, Какая-нибудь деградация или выгорание?

[AntonSor]

Старение. Растут шумы, снижается квантовый выход.

[RV3EFE]

Уровень света не влияет на скорость старения?

[jar_ohty]

Если только очень интенсивный или длительно действующий. У цветных матриц в первую очередь стареют — выцветают — цветоделительные фильтры.

[RV3EFE]

А есть вариант соединения матриц последовательно?
К примеру для потребности в длинном сенсоре.

[pvvv]

Входов для сдвигового регистра у ПЗС линеек не встречал. Да и каждый перенос заряда не бесплатный — малая часть теряется, если слишком много соединить последовательно, из самых ячеек первых до выхода электроны доберутся не только лишь все.

Давным-давно в далёкой галактике когда осциллографы были большие, встречались решения в виде быстрого (по тем временам) захвата сигнала в аналоговом виде в сдвиговый регистр ПЗС, с последующей неспешной оцифровкой. Так что теоретически можно, гугл даже ещё находит описания fairchildовских CCD321, но практически же найти подобное и купить врядли получится. Нынче гораздо проще сразу оцифровать, чем хранить в аналоговом виде.

[nidheg666]

ещё есть годная линейка TCD1304, от тошибы. какраз на ней кучу приборов делаем. там 3648 пикселей.

[jar_ohty]

Тоже неплохая, но посложнее.

[nidheg666]

ну… со слов моего руководителя он попроще чем хамамацу. но основное её достоинство — цена.
з.ы. если что, мы продаём готовое решение на основе этой линейки =)

[AlexeyNadezhin]

Интересно, а успеет Arduino с ПЗС-матрицей работать?
Интересно было бы сделать супербюджетный спектрометр.

[AntonSor]

Успеет. Просто выбирайте соответствующую тактовую частоту.