#CCD #CMOS
Для регистрации падающего света в цифровых фотокамерах используется микросхема с матрицей из фотоэлементов (CCD или CMOS). Это устройство "запоминает" картинку – выполняет в цифровых фотокамерах роль фотоплёнки. Первоначально они разрабатывались для видео приложений, но с появлением фотоприёмников с хорошей цветопередачей и большим разрешением их стали применять и в фотокамерах.
У большинства (кроме матриц Foveon) фотоматриц пикселем называется отдельный светочувствительный элемент. Все «голые» фотоэлементы воспринимают свет различных длин волн одинаково. Чтобы матрица могла фиксировать изображение в цвете, каждый фотоэлемент закрывается светофильтром. Светофильтры могут наноситься непосредственно на фотослой, или могут быть сделаны в виде матрицы светофильтров, которая накрывает фотоматрицу.
Профессиональные и дорогие любительские зеркальные цифровые фотокамеры имеют фотоматрицы с большим динамическим диапазоном, чем камеры начального уровня.
Сенсор с межрядным переносом
Обычные массовые цифровые фотокамеры оснащаются ПЗС матрицей с межрядным переносом (Interline Transfer sensor – IT), которая сама может включать / выключать регистрацию падающего на неё света, т.е. работать как электронный затвор. Это осуществляется переносом электрического заряда из фотоэлемента (фотодиода) в «сдвиговый регистр» и далее в другой регистр, и т. д. до выхода фотоматрицы. Преимущество таких фотоматриц в том, что ими можно управлять программно, им не нужен механический затвор (хотя зачастую они работают совместно) и она может выдавать непрерывный видео сигнал, что необходимо для компоновки кадра на ЖК-экране.
Поскольку у такой матрицы между фотоэлементами располагаются элементы управления, то эффективная площадь фотоматрицы составляет около 30%. Для увеличения эффективности регистрации света некоторые производители устанавливают над каждым фотоэлементом индивидуальную собирающую микролинзу, что позволяет увеличить эффективную площадь примерно до 70%.
Полнокадровый сенсор
Профессиональные цифровые фотокамеры оснащаются преимущественно полнокадровыми сенсорами (Full Frame sensor). У них нет регистров сдвига, поэтому для них обязательно нужен механический затвор. После открытия – закрытия затвора заряды из фотоячеек последовательно переносятся в считывающий регистр. Поскольку полнокадровые сенсоры устроены более просто (не имеют сдвиговых регистров и элементов управления вокруг каждого фотоэлемента), они имеют большую эффективную площадь (около 70%) и им не нужны микролинзы.
Их недостаток в том, что вы не можете получить с них непрерывный видео сигнал. Это главная причина того, что большая часть производителей не используют полнокадровые фотоматрицы (уж очень нам нравится пользоваться ЖК-дисплеем как экраном видеокамеры для компоновки кадра)
Достоинства и недостатки различных ПЗС фотоматриц
Полнокадровая ПЗС | ПЗС с межрядным переносом |
+ + + + + - -
- | Высокое качество изображения Высокая чувствительность Большой динамический диапазон Большие ячейки Нет микролинз Нет видео режима Короткие выдержки ограничены механическим затвором Нужен механический затвор | + +
+ +
+ + - | Хорошее качество изображения Хорошая чувствительность при установке микролинз Низкий уровень шума Высокоскоростной затвор / электронный затвор Возможность видео режима Не нужен механический затвор Микролинзы могут быть причиной аберраций |