Типы датчиков изображения

Рассмотрим две технологии сканирования ПЗС - и КДИ - матрицы:

1.2.1 CCD (Charge-Coupled Device) ПЗС - матрица - специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию ПЗС - приборов с зарядовой связью. Основой ПЗС - матрицы является фототранзистор, выполненный по технологии МОП (металл-оксид-полупроводник). В CCD – сканерах оригиналы стандартно освещает люминесцентная лампа с холодным котодом. Ее свет в тысячи раз ярче светодиодов.

Рис.3 - Технология CCD

В общем виде конструкция ПЗС-элемента выглядит так: кремниевая подложка p-типа оснащается каналами из полупроводника n-типа. Над каналами создаются электроды из поликристаллического кремния с изолирующей прослойкой из оксида кремния. После подачи на такой электрод электрического потенциала, в обеднённой зоне под каналом n -типа создаётся потенциальная яма, назначение которой — хранить электроны. Фотон, проникающий в кремний, приводит к генерации электрона, который притягивается потенциальной ямой и остаётся в ней. Большее количество фотонов (яркий свет) обеспечивает больший заряд ямы. Затем надо считать значение этого заряда, именуемого также фототоком, и усилить его. Считывание фототоков ПЗС-элементов осуществляется так называемыми последовательными регистрами сдвига, которые преобразовывают строку зарядов на входе в серию импульсов на выходе. Данная серия представляет собой аналоговый сигнал, который в дальнейшем поступает на усилитель. Таким образом, при помощи регистра можно преобразовать в аналоговый сигнал заряды строки из ПЗС-элементов. Работа такого устройства базируется на способности приборов с зарядовой связью (именно это обозначает аббревиатура ПЗС) обмениваться зарядами своих потенциальных ям.

Таблица1

Достоинства	Недостатки
высокая разрешающая способность (недорогие ПЗС-сканеры до 2400dpi);	ограниченность разрешения;
высокая чувствительность (квантовая эффективность ПЗС чрезвычайно высока 95%);	сравнительно высокая стоимость (по сравнению с CIS-сканерами);
широкий спектральный диапазон (ПЗС может реагировать на свет, начиная от гамма – и рентгеновского излучения, и заканчивая инфракрасным);	длительный прогрев лампы перед сканированием;
долгий срок службы лампы;	шумы;
большая глубина резкости;	необходимость в дополнительном источнике питания

1.2.2 CIS (Contact Image Sensor) или КДИ - матрица(контактный датчик изображения). Принципиального различия между КДИ- и ПЗС матрицами нет. КДИ-сканеры отличаются от ПЗС-сканеров тем, что в них матрица растянута на всю ширину рабочей области, поэтому полностью отсутствует оптическая система. В КДИ-модификациях сканеров источник освещения заменяется светодиодами. При этом для цветного сканирования возникает необходимость в трех светодиодах на пиксел, в соответствии со стандартным разложением цвета RGB.

Зеркала и объектив в КДИ-сканерах не представлены, так как эта технология обеспечивает прямую проекцию полной поверхности рабочей области прямо на считывающую матрицу. Излучение, идущее от светодиодов, отражается от оригинала и, пройдя через линзу, фокусируется на датчике изображения. Датчик изображения - фототранзисторы, сделанные на основе МОП – технологии (аналогично ПЗС). В результате получается аналоговый сигнал, который усиливается в видеоусилителе и идет в АЦП. Отсутствие оптической системы в таком сканере налагает свои ограничения на такую технологию. Для сканирования полноцветного изображения используются три светодиода на один элемент датчика: красный, зеленый и синий, - которые при сканировании включаются по очереди.

Таблица2

Достоинства	Недостатки
небольшие габариты;	ограниченное разрешение (до 1200 dpi);
быстрый старт;	небольшая глубина резкости;
невысокая скорость;	чувствительность к боковой засветке;
низкое электропотребление (многие CIS-сканеры получают питание по USB);	сравнительно низкое качество сканирования;
¾ автономность	короткий срок службы (до 500 часов)

Дата добавления: 2015-05-28