Применяемость и схемы включения ПЗС-сенсоров SONY и PANASONIC для видеокамерТрадиционно под видеокамерами подразумевают приборы для записи изображения и звука на различные носители, а под цифровыми фотоаппаратами — приборы для регистрации неподвижных изображений. Однако многие современные модели видеокамер могут выполнять функции фотоаппаратов и, наоборот, цифровые фотоаппараты могут записывать движущееся изображение со звуком. К характерным признакам современных видеокамер можно отнести:
- наличие объективов с большим увеличением (10х и более), в отдельных моделях применяются объективы с оптическим увеличением более 30х, например, в модели Sony-DCR-SR67Е (см. рис. 1) установлен объектив Carl Zeis Vario Tessar с оптическим увеличением 60х;
- значительное время записи движущихся изображений с высоким разрешением на сменные или встроенные носители (кассеты, оптические и жесткие диски, блоки и карты памяти);
- высокое качество записи звука (в том числе многоканального) со встроенных или внешних микрофонов.
Рис. 1
В качестве датчиков изображения в видеокамерах (Movie camera, camcorder) до последнего времени применялись преимущественно приборы с зарядовой связью (ПЗС-сенсоры), в последнее время находят применение и КМОП-сенсоры. В цифровых фотоаппаратах (DSC) используются и те, и другие типы сенсоров. В результате анализа применяемости ПЗС-сенсоров в нескольких десятках моделей видеокамер основных производителей выяснилось, что наибольшее распространение получили сенсоры Sony (отделение Semiconductor & Component). Во многих моделях применены приборы PANASONIC. Ряд микросхем классифицировать не удалось, так как в сервисной документации на них типы микросхем не указаны — только Part No узлов ПЗС. В табл. 1 на основе результатов проведенного анализа приведены данные о применяемости ПЗС-сенсоров SONY (ICXxx) и PANASONIC (MNxx) в видеокамерах PAL основных производителей. В таблице также приведено общее число элементов матриц и число эффективных элементов, используемых в режиме видеосъемки (Movie).
Как SONY, так и PANASONIC выпускают ПЗС сенсоры, техническая документация (Data sheets) на которые имеется на сайтах фирм и в других открытых источниках, условно назовем такие приборы микросхемами „широкого» применения. Другая и весьма обширная категория микросхем предназначена для собственной аппаратуры и аппаратуры сторонних производителей видеокамер, а также для поставки в сервисные центры. Техническая документация на такие приборы „специального» назначения практически отсутствует в открытом доступе. Определить возможность применения микросхем „широкого» применения для замены вышедших из строя специализированных в некоторых случаях можно на основе анализа параметров ПЗС-сенсоров, приведенных в Data sheets и сервисной документации конкретных видеокамер. Однако такие задачи, как модернизация камерных каналов видеокамер, или использование для различных применений камерных головок устаревших моделей видеокамер, имеющих оптику высокого класса, невозможно решить без достаточно подробного изучения устройства и функционирования ПЗС сенсоров.
Существует несколько разновидностей ПЗС-сенсоров:
–линейные, с кадровым, строчно-кадровым и межстрочным переносом заряда;
–с чересстрочным и прогрессивным сканированием, с кадровым считыванием и т.д.
Приборы с кадровым переносом заряда (КП) характеризуются высокой чувствительностью и в то же время существенным недостатком, называемым „смазом» (Smear) — вертикальным следом от ярких участков изображения размером во весь кадр. „Смаз» появляется из-за сравнительно большого времени переноса заряда (доли мс), в течение которого сенсор остается освещенным, в результате яркие участки изображения успевают дать „вклад» в чужой зарядовый пакет даже за такое короткое время. „Смаз» в ПЗС-сенсорах с КП затрудняет их использование для видеосъемки со скоростями 25-30 кадров/с и более. Радикально проблема „смаза» решается в ПЗС-сенсорах с межстрочным переносом заряда (МП), упрощенно устройство такого прибора показано на рис. 2. Функции накопления заряда и его переноса в сенсорах с МП разделены, заряды из светочувствительных элементов накопления, в качестве которых обычно используются фотодиоды, передаются в закрытые от света ПЗС вертикальные регистры переноса на интервалах строчных гасящих импульсов. В результате перенос всего зарядового рельефа сенсора происходит за один такт управляющих сигналов, а уровень „смаза», вызванный переносом зарядов, снижается до минимальных величин [1].
Рис. 2
Основная масса ПЗС-сенсоров, попавших в обзор, является приборами с межстрочным переносом заряда (Interline transfer) и чересстрочным сканированием (Interlace scan). В ряде моделей высокого класса используются сенсоры с МП и прогрессивным сканированием (Progressive scan), например, ICX497AQF-13 (см. табл. 1). ПЗС сенсоры с прогрессивным сканированием широко используются и в цифровых фотоаппаратах. Рассмотрим особенности некоторых ПЗС сенсоров SONY с МП и чересстрочным сканированием из категории микросхем „широкого» применения, имеющихся в каталоге фирмы 2010 г. [2].
Микросхемы семейства ICX643BKA, ICX227AZ, ICX227AK, ICX207AK, ICX087AK (цветные) и ICX227AL, ICX207AL, ICX087AL (ч/б) являются функционально совместимыми (цветные с цветными, ч/б с ч/б), у них одинаковые конструкции, назначение выводов и ряд других параметров. По мере совершенствования технологии наиболее важные параметры микросхем улучшались:
–ICX087AK/AL (разработка 1996 г.) — технология HAD CCD;
–ICX207AK/AL (1998 г.), ICX227AK/AL (2000 г.), ICX227AZ (2002 г.) — технологии Super HAD CCD;
–ICX643BKA (2009 г.) — Super HAD CCD II.
Рассмотрим особенности этих и других перспективных технологий.
Полностью статью можно прочитать в бумажной версии журнала | 
