Цифровая фотография
Прочие виды помех
Если количество электронов, образованных падающими на поверхность светочувствительного элемента фотонами, превышает максимальную «емкость» пиксела, заряд начинает «растекаться» по соседним элементам. При этом на фотографии наблюдаются белые пятна правильной формы, размер которых зависит от степени «засветки». Данное явление в оптоэлектронике называется блюминг (от английского blooming — размывание).
Для предотвращения блюминга используется так называемый электронный дренаж (drain), обеспечивающий отвод избыточных электронов. По методу реализации различают вертикальный и боковой дренаж — Vertical Overflow Drain (VOD), Lateral Overflow Drain (LOD).
Рис. 3.8. Вертикальный электронный дренаж
Вертикальный дренаж осуществляется подачей потенциала на подложку ЭОП,
причем его значение подбирается так, чтобы при достижении уровня переполнения
«лишние» электроны стекали через подложку из потенциальной ямы. Побочным эффектом является уменьшение емкости потенциальной ямы и, как следствие, уменьшение динамического диапазона светочувствительного элемента. Кроме того, данная система неприменима в матрицах с обратной засветкой.
Рис. 3.9. Боковой электронный дренаж
При боковом дренаже сток электронов осуществляется в специальные «канавки»
(gates). В отличие от вертикального дренажа емкость светочувствительного
элемента при этом не меняется, но зато уменьшается светочувствительная
площадь пиксела. Впрочем, применение микролинз минимизирует данный негативный
эффект.
Разумеется, использование дренажных устройств усложняет конструкцию ЭОП,
однако вред изображению, наносимый блюмингом, значительно выше. Кроме
того, без дренажа невозможна реализация электронного затвора.
Существует еще одна проблема, вызывающая появление отдельных пикселов-«паразитов», сильно отличающихся по цвету и яркости от окружающих точек. Они называются «залипшими» (stuck pixels) и возникают по причине того, что при «длинной» выдержке большой временной интервал в некоторых пикселах приводит к лавинообразному «срыву» электронов из канала и-типа в потенциальную яму. Если временной интервал, необходимый для такой «электронной лавины», перекрывает диапазон выдержек камеры, «залипшие» пикселы будут наблюдаться на каждом снимке.
Для удаления таких точек в большинстве современных камер используется специальное программное обеспечение. Его алгоритм сводится к поиску «залипших» пикселов и занесению их координат в служебную память фотоаппарата, в дальнейшем эти точки просто исключаются "из процесса формирования изображения. При поиске «залипших» пикселов величина заряда каждого элемента матрицы, генерируемого при подаче питания на сенсор, сравнивается с эталонным значением, также хранящимся в служебной памяти камеры.
Еще одно неприятное явление связано с паразитными электронами, генерируемыми
в глубине кремниевой подложки и не попадающими в потенциальную яму. В
процессе переноса заряда от одного элемента матрицы к другому эти электроны
«размазываются» (smear), искажая изображение. В матрицах с буферизацией
строк этот эффект практически незаметен, а вот в полнокадровых сенсорах
для его компенсации «глубина залегания» потенциальной ямы значительно
увеличивается.
