Цифровая фотография. Принципы и особенности.

     В 1981 г. японская фирма «Sony», а затем и фирма «Konica» осуществили технологический прорыв, представив на рынок первую в мире электронную систему для фотосъемки неподвижных изображений, получившую широкое распространение на телевидении и в видеозаписи. В этом виде фотографию называют электронной или видеофотографией.

    В случае электронной фотографии регистрация изображения объекта съемки осуществляется не светочувствительным галогенсеребряным фотоматериалом, а твердотельным преобразователем «свет-сигнал», так называемым фоточувствительным прибором с зарядовой связью (ПЗС, CCD Chardge Coupled Device). Это изделие электронной техники, преобразующее оптическое изображение в электрический сигнал, действие которого основано на формировании и быстром переносе по поверхности или внутри полупроводника регенерированных при действии света дискретных зарядовых пакетов. Зарядовые пакеты передаются к выходному устройству вследствие перемещения положения потенциальных ям, которые изменяются за счет периодического изменения амплитуды управляющих сигналов.

    В процессе экспонирования ПЗС преобразует сфокусированное на его поверхности оптическое изображение объекта в электрический видеосигнал. Прибор с зарядовой связью является полупроводниковым прибором, представляющим собой структуру металл – оксид - полупроводник, который в одной твердотельной пластинке (матрице) содержит элементы изображения, называемые пикселями (pixel-сокращенно от английского Picture Elements), секции накопления и хранения зарядов, регистры сдвига и выходной усилитель.

     Прибор с зарядовой связью обладает рядом уникальных достоинств: готов к работе немедленно, не чувствителен к магнитным полям рассеяния, обеспечивает высокий контраст изображения при низких освещенностях, не нарушает баланс белого, исключает прожигание при очень больших освещенностях.

    При изготовлении матрицы ПЗС на полупроводниковую кремниевую подложку, покрытую слоем диэлектрика из оксида кремния, наносится линейка (ряды) отдельных, регулярно расположенных тончайших и поэтому прозрачных металлических электродов, очень маленького размера 5x5 мкм

1. полуповодниковая подложка из кремния;
2. слой диэлектрика из оксида кремния;
3. прозрачные металлические электроды;
4. зарядовые пакеты;
5. направление перемещения зарядовых пакетов.

Металлические электроды вместе с оксидом кремния и полупроводниковой подложкой из кремния образуют элементарные светочувствительные ячейки (фотодатчики).