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Périphériques d'image avec un capteur CCD, comme les appareils photo et caméscopes numériques, peuvent réaliser facilement un obturateur électronique. Obturateur électronique ne nécessite pas de circuits supplémentaires, car la manière dont un CCD standard est exploité a déjà un volet intrinsèque. Toutefois, si une vitesse d'obturation rapide est nécessaire, le circuit intégré de la CCD doit être améliorée de quelque façon. Full-frame CCD Le full frame est un CCD dans sa forme la plus simple. Elle est faite d'un ensemble d'éléments photosensibles (pixels) où les électrons sont créés par des photons entrants partir du moment où on appuie sur le déclencheur à travers le temps d'exposition. Puis une phase de transfert a eu lieu, en déplaçant ces électrons une ligne à la fois à un circuit de détection de produire une tension proportionnelle à la quantité d'électrons. Le déplacement a lieu comme suit. Les électrons de la première rangée sont décalés dans un tableau de ce qu'on appelle le registre de série placée au bord de la matrice CCD; les électrons de la deuxième rangée sont décalés vers la première rangée et ainsi de suite. À ce stade, mentionné ci-dessus registre série quarts de son contenu dans un amplificateur de détection de sortie d'un pixel à la fois, convertissant les électrons chargés à une tension. Une fois que tous les pixels de la première rangée sont lu par l'amplificateur de sortie, le décalage de phase a lieu à nouveau et l'ensemble du processus de détection est répétée. Il en est ainsi jusqu'à ce que tous les pixels de la matrice sont lues. Ce mécanisme a un obturateur électronique qui lui est inhérent dans la mesure où l'exposition sera terminée une fois tout l'attirail matrice a été décalé dehors et lire. D'autre part, l'exposition commence par une remise à zéro électronique de la CCD, au cours de laquelle tous les électrons dans le tableau sont balayés. Par conséquent, un obturateur mécanique n'est pas strictement nécessaire. Ce qui rend tout cela inutile, car la vitesse d'obturation communs utilisés en photographie, est sa lenteur. Le déplacement d'une rangée, sa lecture d'un bit à la fois, et en répétant ce processus pour tous les milliers de lignes présentes dans un CCD est très coûteux en temps. Pour donner un ordre de grandeur, le temps nécessaire pour lire une ligne est d'environ 130us. Lecture 2500 lignes, comme pour un appareil photo 8 mégapixels, exigerait 130us * 2500 = 325ms. C'est le temps nécessaire afin de lire la totalité du tableau et correspond à 1 / 3 de seconde. Non seulement c'est un moment très lent pour la photographie, mais ce n'est pas la vitesse d'obturation maximale possible, non plus. En effet, en lisant la première ligne grâce à l'amplificateur de détection de sortie de charge, tous les autres rangs sont encore dans la matrice CCD et la collecte des photons entrants. Leur exposition est donc plus longue que la première rangée. La dernière ligne est lue 325ms après le premier, il est donc exposé à la lumière 325ms plus par rapport à la première rangée. D'ailleurs, chaque ligne est dans une position différente dans la matrice à chaque déphasage, enduire si se produit. Par conséquent, une vitesse d'obturation pratique doit être beaucoup plus lents que ceux 325ms. Ce mécanisme est tout simplement trop lent pour être utilisé comme un déclencheur utile. Frame-CCD à transfert Une solution plus rapide est atteint par la monture des capteurs CCD de transfert. Ils cassent le processus de transfert et la lecture du tableau en deux parties. Le tableau est double: une partie (photosensible ou un tableau image) agit exactement comme la matrice CCD standard de collecte des photons entrants, tandis que la seconde partie agit uniquement comme un espace temporaire de stockage (baie de stockage). La baie de stockage est à l'abri de la lumière, afin que personne ne les électrons sont générés par les photons entrants. Le calendrier est le suivant. À la fin de l'exposition, tous les électrons dans la gamme des images sont décalées (transféré) à la baie de stockage. Ce n'est que lorsque tous ce déplacement est supérieur à la phase de lecture commence. Donc, au lieu de déplacer une ligne à la fois et de le lire pixel par pixel, comme dans les CCD plein cadre, dans le cadre de transfert CCD toutes les lignes sont décalées dans un domaine tout à fait transitoire, et seulement alors qu'ils sont lus. La lecture, c'est la conversion du nombre d'électrons dans une tension, se fait comme il le ferait normalement dans une norme full-frame CCD. Elle se déroule dans la baie de stockage, cependant, et non dans le photosensibles un. Les lignes de la baie de stockage sont tellement changé un par un et lire pixel par pixel. L'avantage de cette solution est que le transfert des électrons de la photosensibles sur le tableau de stockage est assez rapide et la plus longue phase de lecture est reporté. Une fois que tous les électrons sont transférés dans la baie de stockage, l'exposition est terminée, parce qu'elle est optiquement blindé. Pour donner un ordre de grandeur, une ligne peut être décalé d'une place dans environ 100ns, ce qui est mille fois plus rapide que l'architecture full-frame! Ce temps est suffisamment rapide pour fournir un déclencheur d'application utile caméscope, où de petits capteurs CCD sont utilisés. Par exemple, un type CCD 754x484 exigerait 100ns * 484 = 48.4us qui correspond à 1/20000s. Encore une fois, ce n'est pas le plus rapidement réalisables vitesse d'obturation pour les mêmes raisons de l'alinéa précédent. Toutefois, il est assez rapide pour offrir un 1 / 1000-1 / 30 de l'obturateur électronique avec taux d'acquisition suffisante. L'inconvénient d'un cadre de transfert de plus de capteurs CCD plein cadre est évidente. Comme le tableau est une copie, la superficie est doublée, ce qui implique un coût plus élevé. Interline CCD Qu'en est-il une vitesse d'obturation plus rapide encore? Interline CCD ont encore un photosensibles et d'un tableau masqués de stockage, mais ils sont entrelacés, de sorte que chaque ligne de stockage est à côté de son homologue photosensible. Photosensibles et des rangées de stockage sont alternés. Cela signifie que seulement un quart de travail est requis afin de stocker les électrons toute sécurité de l'photosensibles dans la lumière de stockage blindé tableau, au lieu d'un nombre de postes égal au nombre des rangées. Par exemple, pour un tableau avec 2500 lignes comme dans l'exemple précédent, l'interligne CCD offre une 2500 fois d'obturation plus rapide que sur un cadre de transfert de un! Toute la vitesse d'obturation pratique est accessible avec une telle structure, de façon indépendante sur le nombre de lignes dans le capteur. La phase de lecture lente est donc fait d'exploiter la baie de stockage, tout comme dans frame-transfert. Interline CCD partager le même inconvénient de la trame de transfert: ils prennent une grande surface augmente donc les coûts. |