Читать онлайн «Твердотельные матричные фотопреобразователи и камеры на их основе»

Именно твердотельным формирователям изображения посвящено данное учебное пособие. Учебное пособие предназначено для студентов по направлению подготовки магистров 200400 – «Оптотехника» и по специальности 200401 – "Электронные и оптико-электронные приборы и системы специального назначения". 6  1 История создания твердотельных формирователей изображения Твердотельные формирователи видеосигнала пришли на смену вакуумным формирователям, однако этот процесс происходил постепенно. Принято считать, что история твердотельных преобразователей видеосигнала началась с изобретением приборов с зарядовой связью в 1969 году. Однако, еще в 1961 году во Всесоюзном научно-исследовательском институте телевидения (ВНИИТ) были созданы экспериментальные образцы твердотельных многоэлементных фотоприемников «сканистор» с числом элементов 25х25 [ 1 ]. Позже были созданы приборы форматом 300х300. Приборы выполнялись по гибридной технологии. Коммутация выполнялась с помощью двух внешних регистров сдвига. Прибор работал без накопления энергии, но тем не менее обладал довольно высокой чувствительностью. В планах института были работы по созданию матричных «сканисторов» с числом элементов 625х625, 400х400 и однострочных приборов с числом элементов до 5000, работающих как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах спектра. К сожалению, технологическая база, которая была доступна разработчикам, не позволила создать совершенные приборы, которые можно было выпускать серийно. Работы проводились на уровне НИР и ОКР и продолжались примерно до момента изобретения ПЗС в США, но затем были постепенно свернуты. В 1969 году американские исследователи Бойл и Смит предложили принцип переноса заряда при поиска электрического аналога приборов на цилиндрических магнитных доменах. Они предположили, что цепочка МОП-конденсаторов может служить для хранения и переноса вдоль нее электрических зарядов [2]. Идея ПЗС оказалась настолько простой, что за короткое время было предложено множество вариантов технической реализации и применения. В 1970 году впервые был предложен линейный ПЗС, представляющий собой линейный фотоприемник, а в 1972 году – первый матричный фотоприемник для телевизионной системы с количеством элементов 13000. Для создания полноценной твердотельной телевизионной камеры требуется такой фотоприемник, который бы формировал электрический видеосигнал в соответствии с действующими телевизионными стандартами. В частности, количество строк в матрице должно быть кратно числу строк, предусмотренным телевизионным стандартом. Кроме того, должен быть реализован принцип чересстрочной развертки. Такие фотоприемники промышленность стала выпускать в 1973 году. Цветные твердотельные телевизионные камеры, выполненные по трехматричной схеме также появились в 1973 году. В то же время появилась идея о создании одноматричной телевизионной твердотельной камеры с использованием 7 интегральных светофильтров. Однако, практические реализации таких камер появились заметно позже.