CCD kamera felépítése

Részletek

 

CCD Chip felépítése

MOS tárolóegységekbol és az azokhoz kapcsolódó töltésléptetõ elektródákból helyezzünk most egymás mellé egy síkra több darabot. Ha így mozaikszerûen "kitöltünk" egy kis téglalap (négyzet) alakú szilíciumlapkát, és hozzákapcsolunk egy kiolvasó áramkört, máris készen van a CCD chipünk.

 

A mozaik egy elemét, ami a végül számítógép segítségével megjelenített kép egy pontja lesz, nevezzük pixelnek (az angol picture element, kép elem szavak rövidítése). Egy oszlopon belül a pixelek nincsenek egymástól ténylegesen elszigetelve, mint ahogy az egyes oszlopok egymástól SiO2 réteggel, hiszen ekkor lehetetlen lenne a töltésléptetés. Az egymás "alatti" pixeleket ezért elektromos tér segítségével választják el egymástól. Maradva a háromfázisú példánknál az 4. ábra kinagyított részletén látható az egy képelemhez tartozó három elektróda. Ezek közül az A jelun pozitívabb feszültség van, mint B-n és C-n. Így az elektronok A felé áramlanak az integráció (megvilágítás ideje) alatt, a másik két elektróda szigeteloként szolgál. A kép kiolvasásakor a 3. ábra szerint történik az összegyult töltések léptetése. (Az ábra egy oszlop keresztmetszeteként képzelheto el.) Egy léptetés során minden sor egyel lejjebb kerül, a legalsó sor pedig a kiolvasó regiszterbe. Ez egy olyan speciális sor, melyben a már ismert módon, de oldalirányban lehet mozgatni a töltéseket a kiolvasó egységig.

Miután a kiolvasó regiszter kiürült, jöhet a következõ sorléptetés. A közben eltelt idõ alatt azonban a még ki nem olvasott sorok továbbra is fényt kapnak, de már nem azon a helyen, ahol az integráció alatt! Ennek elkerülésére sok chipet dupla mozaikfelülettel készítenek (vagy mechanikus zárszerkezetet építenek a kamerába). Ennél a megoldásnál az érzékelõ-felület egyik részét egy alumínium-maszkkal takarják el, s az integráció végén erre a fénytõl védett tárolóra léptetik a töltéseket (frame transfer). Mivel a sorokat egyszerre lehet léptetni, ez viszonylag rövid idõt vesz igénybe, s eztán történhet a kiolvasás. (Egy (n) sorból és (m) oszlopból álló chipnél ha egy léptetés (t) ideig tart, a teljes kiolvasás (n*m)*t idõt vesz igénybe, míg ha van egy tároló, akkor (n*t) idõ alatt fénymentes részre vihetõk a töltések.)
Nagyobb chipeknél, melyek több millió pixelt tartalmaznak, elofordul több kiolvasó regiszter és - elektróda alkalmazása a kiolvasási ido csökkentésére, ami különben akár egy perc is lehet.

Chip méretei

A pixelek alakja és mérete változó. A négyzetes pixelek elonyösebbek, azonban kicsit nehezebb ezek elõállítása. Általában a pixelméret 9x9 mikrométer és 30x30 mikrométer közötti. Az alsó határt a gyártási technológia szabja meg, illetve az, hogy egy adott méretu elem nem képes végtelen sok elektron tárolására. Ha túl kicsire választjuk a pixeleket, azok rövid megvilágítás után telítõdnek, s az elektronok átáramlanak egyikbõl a másikba. Az értelmes fölsõ határt általában az elérni kívánt felbontás adja.

   
   
   
© A.z.z.A Elektronika