Розробка проекту на блок фільтрів сканера

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Пристрій, що став сьогодні звичайним на офісному столі, - це сканер. Якщо принтер забезпечує виведення електронного документа на папір, то сканер забезпечує зворотний процес - переклад паперового документа в електронну форму.

Сканер - це пристрій введення текстової або графічної інформації в комп'ютер шляхом перетворення її в цифровий вигляд для наступного використання, обробки, зберігання або виведення. Настільні сканери з'явилися в 80-х роках і відразу стали об'єктом підвищеної уваги, але складність використання, відсутність універсального програмного забезпечення, а саме головне, висока ціна не дозволяли вийти сканерам за межі спеціалізованого використання. Сканування документів сьогодні все більше замінює введення документів з клавіатури. Сканер вводить в комп'ютер графічне зображення документа, а відповідне програмне забезпечення, отримане зображення відправляє як факс, перетворює в текст, який буде введений в систему електронного діловодства, а якщо текст іноземною мовою, то і переведений.

Вибір сканера визначається характером і кількістю документів, які будуть скануватися в службі кадрів. Інтенсивна комп'ютеризація офісів не призвела до зниження обсягів інформації, що обробляється в паперовому вигляді. Навпаки, простота виготовлення необмеженого числа копій на сучасному легкодоступному копіювальному обладнанні, можливість професійного друку на персональних і мережевих принтерах, інтенсивна поштова і факс-переписка призвели до різкого збільшення споживання паперу для ділових потреб. Всупереч поширеній думці про настання ери безпаперової інформатизації, апарати для перекладу електронної інформації в паперову форму (принтери) і розмноження інформації на папері (копіри) поки значно більш поширені, ніж сканери, що виконують зворотний перехід від паперового документа до електронного. Незручності використання паперу як носія інформації широко відомі. Займають дорогу корисну площу (характерні для офісного пейзажу галереї шаф і столи, завалені паперами), неміцні і фізично вразливі паперові документи до того ж геть неконкурентоспроможними швидкості доступу до необхідної інформації. За даними компанії Xerox до 60% часу співробітників в організаціях витрачається на пошук необхідних паперів. Швидкодіючі процесори і жорсткі диски абсолютно безпорадні при необхідності знайти в шафі або на робочому столі конкретну папір. Обійтися без паперів не можна, на те є безліч юридичних, психологічних і організаційних причин. На допомогу приходять сканери. До недавнього часу ці пристрої використовувалися переважно для оформлювальних робіт і полегшення роботи друкарок при введенні в комп'ютер текстів. В даний час інформаційна промисловість переживає епоху переоцінки цінності сканерів, як пристроїв для переробки інформації в промислових масштабах. Паперові документи, проходячи сканування, перетворюються в електронні копії - файли або об'єкти баз даних і при роботі з ними власник інформації одержує всі переваги електронної обробки даних. Електронні копії оригінальних документів при зберіганні займають набагато менше місця, не губляться, не псуються і можуть бути миттєво знайдені за запитом з будь-якого робочого місця, підключеного до локальної мережі (або тепер уже до мережі Internet). При необхідності, весь відсканований документ або прицільно вибрані області документа (з номерами, дати, прізвища або, наприклад, ідентифікують штрих коди) переводяться в символьний вигляд за допомогою засобів оптичного розпізнавання (OCR) і символьний еквівалент інформації, записаної або видрукуваної на папері, включається в індекс, що дозволяє швидко знайти потрібний документ. Сканери зчитують з паперу, плівки або інших твердих носіїв «аналогові» тексти або зображення і перетворять їх у цифровий формат. Вони служать скрізь: у великих конторах, де обробляються величезні архіви документів, у видавництвах і проектно-конструкторських організаціях, а також у невеликих фірмах і домашніх офісах. Настільки широка сфера застосування сканерів, настільки багато їх різновидів.

Ціна сканера може складати від декількох десятків до десятків тисяч доларів, оптичний дозвіл - від 100 до 11000 крапок на дюйм (на англійському dpi, dotperinch), а швидкість сканування - від 1-2 до 80 с. / Хв. Для виконання тих чи інших конкретних завдань придатна аж ніяк не кожна модель. Як правило, придатність сканера визначається сукупністю його технічних параметрів: конструктивним типом, форматом, дозволом, глибиною кольору, діапазоном оптичних густин і т.д. Сканери спільно з ефективними засобами розпізнавання тексту (такими, наприклад, як FineReader) і перекладачами (такими, наприклад, як Stylus) практично повністю зруйнували мовний бар'єр і відкрили кожному користувачеві вільний доступ до іноземної технічної або будь-який інший літературі.

Метою даного курсового проекту було розробити проект на блок фільтрів сканера.

1. Загальна

1.1 Фільтри сканеру

На даний час в сканерах використовують дихронометричні та R,G,B фільтри.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 1.1 - Дихроічні фільтри

Дихроічний фільтр (Рисунок 1.1) відображає одну і пропускає іншу частину спектру падаючого випромінювання завдяки явищу многолучевой інтерференціі в тонких діелектричних плівках. Для отримання потрібного ефекту на поверхню прозорої пластини наносять кілька (від 10 до 200) шарів з чергуються високим і низьким показниками заломлення. Приклади наносимих з'єднань:

§ показник 2.2-2.3: PbCl2, TiO2, ZnS;

§ показник 1.3-1.4: MgF2, SiO2, Na3AlF6.

Товщина кожного шару ретельно витримується, шари наносяться методом вакуумного напилення. Точні значення товщин шарів визначають положення максимуму кривої пропускання. А від числа шарів залежить ширина зони пропускання фільтра і ступінь придушення непотрібної частини спектру.

Властивості и застосування.

Інтерференційні фільтри можуть забезпечувати ширину смуги пропускання або придушення до 0,1-0,15 нм з діапазону 500 нм. У порівнянні з абсорбцією фільтрами, інтерфереціонние мають менші втрати в зоні корисного пропускання і більш високу ефективність у зоні придушення.У порівнянні з абсорбційними фільтрами практично не поглинають світлової енергії, завдяки чому можуть використовуватися при набагато більших світлових потоках. Абсорбційні фільтри, поглинаючи частину світлового потоку, нагріваються і врешті-решт руйнуються.Інтерференційні фільтри для інфрачервоного діапазону, що застосовуються в освітлювальних приладах, називають теплофільтрамі. У цифрових фотоапаратах також застосовується затримує інфрачервону частину спектру інтерфереціонний фільтр, що поміщається перед матрицею. Проектори з дихроічною оптикою створюють більш широкий простір кольорів, ніж проектори з абсорбцією фільтрами.

Також слово «дихроічне» вживається у словосполученні дихроічний кристал - селективно поглинає світло кристал, що має оптичну асиметрію. На відміну від інтерфереціонних фільтрів, в дихроичному кристалі працює явище поляризації світла. Для фіксації кольору в сканері або цифровій камері застосовуються монохроматичні світлочутливі датчики, а також червоні, зелені та сині фільтри. Кожен датчик формує напругу, пропорційну кількості світла, що надходить до нього через фільтри, після чого ці аналогові напруги перетворяться в цифрові значення R, G і В. Точні цифрові значення формуються сканером або цифровою камерою по заданому зразку кольору в залежності від спектрального складу джерела світла і характеристик пропускання фільтрів. Аналогічно люмінофор монітора, фільтри сканера і цифрової камери відрізняються у різних постачальників, а, крім того, вони змінюють свої характеристики в міру старіння. Це ж відноситься і до ламп сканерів. А в цифровій камері фіксується світло може змінюватися в широких межах: від ретельно контрольованого в студії освітлення до денного світла, який, у свою чергу, змінюється навіть протягом однієї експозиції.

Тому малоймовірно, щоб два пристрої фіксації зображень сформували однакові значення RGB, виходячи з одного і того ж зразка кольору.

1.2 ПЗС-матриця

Рисунок 1.2 - ПЗС-матриця

ПЗС-матриця (див. рис. 1.2) для ультрафіолетового і видимого діапазонів. ПЗС-матриця (скор. від «прилад із зарядовим зв'язком») або CCD - матриця (скор. від англ. CCD, «Charge-CoupledDevice») - спеціалізована аналогова інтегральна мікросхема, що складається з світлочутливих фотодіодів, виконана на основі кремнію, що використовує технологію ПЗС - приладів із зарядовим зв'язком.

Історія ПЗС-матриці.

Прилад із зарядовим зв'язком був винайдений в 1969 році Уіллардом Бойл і Джордж Сміт в Лабораторіях Белла (AT&TBellLabs). Лабораторії працювали над відеотелефонією (англ. picturephone) і розвитком «напівпровідникової бульбашкової пам'яті» (англ. semiconductor bubble memory). Прилади із зарядовим зв'язком почали своє життя як пристрої пам'яті, в яких можна було тільки помістити заряд у вхідний регістр пристрою. Однак здатність елемента пам'яті пристрою отримати заряд завдяки фотоелектричного ефекту зробила дане застосування ПЗС пристроїв основним. У 1970 році дослідники BellLabs навчилися фіксувати зображення за допомогою простих лінійних пристроїв.

Згодом під керівництвом Кадзуо Івама (KazuoIwama) компанія Sony стала активно займатися ПЗС, вклавши в це великі кошти, і зуміла налагодити масове виробництво ПЗС для своїх відеокамер.

Івама помер у серпні 1982 року. Мікросхема ПЗС була встановлена на його надгробній плиті для увічнення його внеску.

У січні 2006 року за роботи над ПЗЗ У. Бойл і Дж. Сміт були удостоєні нагороди Національної Інженерної Академії США (англ. National Academy of Engineering).

У 2009 році ці творці ПЗС-матриці були нагороджені Нобелівською премією з фізики.

Загальний пристрій і принцип роботи.

ПЗЗ-матриця складається з полікремнію, відокремленого від кремнієвої підкладки, у якої при подачі напруги через полікремневие затвори змінюються електричні потенціали поблизу електродів.

До експонування зазвичай подачею певної комбінації напружень на електроди відбувається скидання всіх раніше утворилися зарядів і приведення всіх елементів в ідентичне стан.

Далі комбінація напруг на електродах створює потенційну яму, в якій можуть накопичуватися електрони, що утворилися в даному пікселі матриці в результаті впливу світла при експонуванні. Чим інтенсивніше світловий потік під час експозиції, тим більше накопичується електронів в потенційній ямі, відповідно тим вище підсумковий заряд даного пікселя.

Після експонування послідовні зміни напруги на електродах формують в кожному пікселі і поряд з ним розподіл потенціалів, яке призводить до перетікання заряду в заданому напрямку, до вихідних елементів матриці.



Рисунок 1.3 - Субпіксель ПЗС-матриці з кишенею n-типу.

Схема субпікселів ПЗС-матриці з кишенею n-типу (на прикладі червоного фотодетектора).

Позначення на схемі субпікселя ПЗС (див.рис. 1.3):

1 - фотони світла, що пройшли через об'єктив фотоапарата;

2 - мікролінз субпікселя;

3 - R - червоний світлофільтр субпікселя, фрагмент фільтра Байера;

4 - прозорий електрод з полікристалічного кремнію або сплаву індію та оксиду олова;

5 - оксид кремнію;

6 - кремнієвий канал n-типу: зона генерації носіїв - зона внутрішнього фотоефекту;

7 - зона потенційної ями (кишеню n-типу), де збираються електрони із зони генерації носіїв заряду;

8 - кремнієва підкладка p-типу.

Класифікація за способом буферизації:

1. Матрицы с повнокадровим переносом.

Сформований об'єктивом зображення потрапляє на ПЗС-матрицю, тобто промені світла падають на світлочутливу поверхню ПЗС-елементів, завдання яких-перетворити енергію фотонів в електричний заряд. Для фотона, що впав на ПЗС-елемент, є три варіанти розвитку подій-він або «зрикошетив» від поверхні, або буде поглинений в товщі напівпровідника (матеріалу матриці), або «проб'є наскрізь» її «робочу зону». Очевидно, що від розробників потрібно створити такий сенсор, в якому втрати від «рикошету» і «прострілу навиліт» були б мінімізовані. Ті ж фотони, які були поглинені матрицею, утворюють пару електрон-дірка, якщо відбулося взаємодію з атомом кристалічної решітки напівпровідника, або ж тільки електрон (або дірку), якщо взаємодія була з атомами донорних або акцепторних домішок, а обидва перерахованих явища називаються внутрішнім фотоефектом . Зрозуміло, внутрішнім фотоефектом робота сенсора не обмежується - необхідно зберегти «відняті» у напівпровідника носії заряду в спеціальному сховищі, а потім їх вважати. У загальному вигляді конструкція ПЗС-елемента виглядає так: кремнієва підкладка p-типу оснащується каналами з напівпровідника n-типу. Над каналами створюються електроди з полікристалічного кремнію з ізолюючою прошарком з оксиду кремнію. Після подачі на такий електрод електричного потенціалу, в збідненої зоні під каналом n-типу створюється потенційна яма, призначення якої-зберігати електрони. Фотон, проникаючий в кремній, призводить до генерації електрона, який притягається потенційної ямою і залишається в ній. Більша кількість фотонів (яскраве світло) забезпечує більший заряд ями. Потім треба вважати значення цього заряду, іменованого також фотоструму, і підсилити його.

Зчитування фотострумів ПЗС-елементів здійснюється так званими послідовними регістрами зсуву, які перетворюють рядок зарядів на вході в серію імпульсів на виході. Дана серія являє собою аналоговий сигнал, який надалі надходить на підсилювач. Таким чином, за допомогою регістру можна перетворити в аналоговий сигнал заряди рядки з ПЗС-елементів. Фактично, послідовний регістр зсуву в ПЗС-матрицях реалізується за допомогою тих же самих ПЗС-елементів, об'єднаних в рядок. Робота такого пристрою базується на здатності приладів із зарядовим зв'язком (саме це позначає абревіатура ПЗС) обмінюватися зарядами своїх потенційних ям. Обмін здійснюється завдяки наявності спеціальних електродівпереносу (transfer gate), розташованих між сусідніми ПЗС-елементами. При подачі на найближчий електрод підвищеного потенціалу заряд «перетікає» під нього з потенційної ями. Між ПЗС-елементами можуть розташовуватися від двох до чотирьох електродів переносу, від їх кількості залежить «фазність» регістра зсуву, який може називатися двофазним, трифазним або чотирьохфазним.

Подача потенціалів на електроди перенесення синхронізована таким чином, що переміщення зарядів потенційних ям всіх ПЗС-елементів регістра відбувається одночасно. І за один цикл перенесення ПЗС-елементи як би «передають по ланцюжку» заряди зліва направо (або ж справа наліво). Ну а що опинився «крайнім» ПЗС-елемент віддає свій заряд пристрою, розташованого на виході регістра-тобто підсилювача.

В цілому, послідовний регістр зсуву є пристроєм з паралельним входом і послідовним виходом. Тому після зчитування всіх зарядів з регістра є можливість подати на його вхід новий рядок, потім наступну і таким чином сформувати безперервний аналоговий сигнал на основі двовимірного масиву фотострумів. У свою чергу, вхідний паралельний потік для послідовного регістру зсуву (тобто рядки двовимірного масиву фотострумів) забезпечується сукупністю вертикально орієнтованих послідовних регістрів зсуву, яка іменується паралельним регістром зсуву, а вся конструкція в цілому як раз і є пристроєм, іменованим ПЗС-матрицею.

«Вертикальні» послідовні регістри зсуву, складові паралельний, називаються стовпцями ПЗС-матриці, а їх робота повністю синхронізована. Двовимірний масив фотострумів ПЗС-матриці одночасно зміщується вниз на один рядок, причому відбувається це тільки після того, як заряди попередньої рядки з розташованого «в самому низу» послідовного регістру зсуву пішли на підсилювач. До звільнення послідовного регістра паралельний змушений простоювати. Ну а сама ПЗС-матриця для нормальної роботи обов'язково повинна бути підключена до мікросхемі (або їх набору), що подає потенціали на електроди як послідовного, так і паралельного регістрів зсуву, а також синхронізуючий роботу обох регістрів. Крім того, потрібен тактовий генератор.

2. Повнокадрова матриця

Даний тип сенсора є найбільш простим з конструктивної точки зору і іменується полнокадровою ПЗС-матрицею (full-frame CCD-matrix). Крім мікросхем «обв'язки», такий тип матриць потребує також в механічному затворі, перекриває світловий потік після закінчення експонування. До повного закриття затвора зчитування зарядів починати не можна - при робочому циклі паралельного регістра зсуву до фотоструму кожного з його пікселів додадуться зайві електрони, викликані попаданням фотонів на відкриту поверхню ПЗС-матриці. Дане явище називається «розмазуванням» заряду в полнокадровій матриці (full-frame matrix smear).Таким чином, швидкість зчитування кадру в такій схемі обмежена швидкістю роботи як паралельного, так і послідовного регістрів зсуву. Також очевидно, що необхідно перекривати світловий потік, що йде з об'єктиву, до завершення процесу прочитування, тому інтервал між експонуванням теж залежить від швидкості зчитування.

3. Матриці з буферизацією кадру.

Існує вдосконалений варіант полнокадровой матриці, в якому заряди паралельного регістра не надходять порядково на вхід послідовного, а «складуються» в буферному паралельному регістрі. Даний регістр розташований під основним паралельним регістром зсуву, фотострум порядково переміщаються в буферний регістр і вже з нього надходять на вхід послідовного регістру зсуву. Поверхня буферного регістра покрита непрозорою (частіше металевої) панеллю, а вся система одержала назву матриці з буферизацією кадру (frame - transfer CCD). Матриця з буферизацією кадру В даній схемі потенційні ями основного паралельного регістра зсуву «спорожняються» помітно швидше, так як при переносі рядків в буфер немає необхідності для кожного рядка очікувати повний цикл послідовного регістра. Тому інтервал між експонуванням скорочується, правда при цьому також падає швидкість зчитування-рядку доводиться «подорожувати» на вдвічі більшу відстань. Таким чином, інтервал між експонуванням скорочується тільки для двох кадрів, хоча вартість пристрою за рахунок буферного регістра помітно зростає. Однак найбільш помітним недоліком матриць з буферизацією кадру є подовжуючи «маршрут» фотострумів, який негативно позначається на збереження їх величин. І в кожному випадку між кадрами повинен спрацьовувати механічний затвор, так що про безперервне відеосигналі говорити не доводиться.

4. Матриці з буферизацією стовпців.

Спеціально для відеотехніки був розроблений новий тип матриць, в якому інтервал між експонуванням був мінімізований не для пари кадрів, а для безперервного потоку. Зрозуміло, для забезпечення цієї безперервності довелося передбачити відмову від механічного затвора. Фактично дана схема, що отримала найменування матриці з буферизацією стовпців (interlineCCD-matrix), в чомусь схожа з системами з буферизацією кадру-в ній також використовується буферний паралельний регістр зсуву, ПЗС-елементи якого приховані під непрозорим покриттям. Однак буфер цей не розташовується єдиним блоком під основним паралельним регістром-його стовпці «перетасувати» між стовпцями основного регістра. У результаті поряд з кожним стовпцем основного регістра знаходиться стовпець буфера, а відразу ж після експонування фотоструму переміщуються не «зверху вниз», а «зліва направо» (або «справа наліво») і всього за один робочий цикл потрапляють в буферний регістр, цілком і повністю звільняючи потенційні ями для наступного експонування. Потрапили в буферний регістр заряди в звичайному порядку зчитуються через послідовний регістр зсуву, тобто «зверху вниз». Оскільки скидання фотострумів в буферний регістр відбувається всього за один цикл, навіть при відсутності механічного затвора не спостерігається нічого схожого на «розмазування» заряду в полнокадровой матриці. А ось час експонування для кожного кадру в більшості випадків за тривалістю відповідає інтервалу, затрачиваемому повне зчитування буферного паралельного регістра. Завдяки всьому цьому з'являється можливість створити відеосигнал з високою частотою кадрів-не менше 30кадров секунду. Матриця з буферизацією стовпців Найчастіше у вітчизняній літературі матриці з буферизацією стовпців помилково іменують «чересстрочной». Викликано це, напевно, тим, що англійські найменування «interline» (буферизація рядків) і «interlaced» (черезрядковий) звучать дуже схоже. На ділі ж при зчитуванні за один такт всіх рядків можна говорити про матрицю з прогресивною розгорткою (progressive scan), а коли за перший такт зчитуються непарні рядки, а за другий-парні (або навпаки), мова йде про матрицю з чергуванням рядків (interlace scan).

1.3 Спеціальні види матриць

Деякі спеціальні види матриць:

1. Світлочутливі лінійки. Основна сфера застосування лінійних световоспрінімающих пристроїв - сканери, панорамна фотоапаратура, а також спектроаналізатори та інше науково-дослідне обладнання;

2. Координатні і кутові датчики;

3. Матриці із зворотнім засвіченням;

У класичній схемі ПЗС-елемента, при якій використовуються електроди з полікристалічного кремнію, світлочутливість обмежена з причини часткового розсіювання світла поверхнею електрода. Тому при зйомці в особливих умовах, що вимагають підвищеної світлочутливості у синій і ультрафіолетовій областях спектру, застосовуються матриці зі зворотним засвіченням (англ. back-illuminatedmatrix).У сенсорах такого типу реєстрований світло падає на підкладку, але для необхідного внутрішнього фотоефекту підкладка шліфується до товщини 10-15 мкм. Дана стадія обробки істотно збільшувала вартість матриці, пристрої виходили вельми крихкими і вимагали підвищеної обережності при збірці і експлуатації. А при використанні світлофільтрів, що послаблюють світловий потік, все дорогі операції по збільшенню чутливості втрачають сенс. Тому матриці зі зворотним засвіченням застосовуються в основному в астрономічній фотографії.

1.4 Світлочутливість

Світлочутливість матриці складається з світлочутливості всіх її фотодатчиків (пікселів) і в цілому залежить від:

- інтегральної світлочутливості, що представляє собою відношення величини фотоефекту до світлового потоку (в люменах) від джерела випромінювання нормованого спектрального складу;

- монохроматичної світлочутливості - відношення величини фотоефекту до величини світлової енергії випромінювання (в мілліелектронвольтах), відповідної певній довжині хвилі;

- набір всіх значень монохроматичної світлочутливості для вибраної частини спектру світла складає спектральну світлочутливість - залежність світлочутливості від довжини хвилі світла.

2. Спеціальна частина

2.1 Технічні характеристики ПЗЗ матриць

Більшість типів ПЗЗ-матриць, що виготовляються на промисловій основі, орієнтовані на застосування в телебаченні, і це знаходить відображення на їхніх внутрішній структурі. Як правило, такі матриці складаються з двох ідентичних областей - області накопичення і області зберігання.

По відношенню розмірів областей зберігання та накопичення матриці діляться на 2 типи:

* матриці з кадровим перенесенням для прогресивної розгортки;

* матриці з кадровим перенесенням для черезрядковості.

Існують також матриці, в яких відсутня секція зберігання, і тоді рядковий перенос здійснюється прямо по секції нагромадження. Очевидно, що для роботи таких матриць потрібно оптичний затвор.

Область зберігання захищена від впливу світла світлонепроникним покриттям. Під час зворотного ходу променя кадрової розгортки телевізійного монітора зображення, сформоване в області накопичення, швидко переноситься в область зберігання і, потім, поки експонується наступний кадр, зчитується порядково з частотою рядкового розгорнення у вихідний зсувний регістр.



Рисунок 2.1 - Принципіальна схема ПЗЗ матриці

Паралельний перенос рядка в регістр зчитування відбувається під час зворотного ходу рядкової розгортки. З сдвигового регістру зарядові пакети виводяться один за одним, послідовно через вихідний підсилювач, розташований на цьому ж кристалі кремнію(див.рис.2.1). У цьому вузлі відбувається перетворення заряду в напругу для подальшої обробки сигналу зовнішньої електронною апаратурою. Такі прилади називаються ПЗЗ з кадровим перенесенням. Вони широко використовуються в побутовій відеотехніки, особливо аматорської, завдяки їх низьким цінам. Прилади з кадровим перенесенням можна використовувати для зйомок в добре освітлених умовах. Застосування подібних ПЗЗ дозволяє використовувати відеокамери без дорогих механічних затворів.

ПЗЗ, сконструйовані для застосування в умовах слабкої освітленості, як правило, виготовляються без галузі збереження і часто мають два зсувних регістра на протилежних сторонах приладу. Зображення можна зрушити в будь-який з цих регістрів, які можуть відрізнятися конструкцією вихідного вузла. Зазвичай, один з них оптимізується для повільних швидкостей зчитування, інший для швидких. На час виведення сигналу така матриця повинна бути екранована від світла. Для цього найчастіше використовують механічні затвори.

Рисунок 2.2 - Схема комірки ПЗЗ матриці

Поперечний переріз типового трифазного ПЗЗ показано на малюнку. Структура складається з шару кремнію р-типу (підкладка) (див. рис. 2.2), ізолюючого шару двоокису кремнію і набору пластин-електродів. Один з електродів зміщений більш позитивно, ніж інші два, і саме під ним відбувається накопичення заряду. Напівпровідник р-типу, отримують додаванням (легування) до кристалу кремнію акцепторних домішок, наприклад, атомів бору. Акцепторна домішка створює в кристалі напівпровідника вільні, позитивно заряджені носії - дірки. Дірки в напівпровіднику р-типу є основними носіями заряду: вільних електронів там дуже мало.

2.2 Принцип роботи ПЗЗ матриці

Процес перенесення сигнального заряду починається в той момент, коли на один з затворів подається імпульс більш високої напруги. Основними типами приладів із зарядовим зв'язком є ??ПЗЗ з поверхневим каналом та ПЗЗ з прихованим каналом. У ПЗЗ з поверхневим каналом заряди зберігаються і переносяться у межі розділу напівпровідник - діелектрик. У ПЗЗ з прихованим каналом завдяки спеціальному легування підкладки ці процеси відбуваються в товщі напівпровідника на деякій відстані від кордону з діелектриком. Відзначимо також, що при конструюванні конкретних мікроелектронних пристроїв на ПЗЗ (в залежності від їх призначення) застосовуються різні схеми організації тактового харчування і взаємного розташування затворів.

Трифазний n-канальний ПЗЗ в більш детальному вигляді (разом з вхідним і вихідним пристроями) показаний на малюнку. Власне ПЗЗ, або ПЗЗ-регістр, тут складають три пари електродів переносу (затворів), приєднані до шин тактового харчування. Вхідний пристрій, що складається з вхідного діода і вхідного затвора, забезпечує введення сигнальних зарядових пакетів під перший електрод перенесення регістра. Екстракція і детектування зарядових пакетів забезпечуються вихідними затвором і діодом.

Двовимірний масив (матрицю) пікселів отримують за допомогою стоп-каналів, які поділяють електродний структуру ПЗЗ на стовпці. Стоп канали - це вузькі області, формовані спеціальними технологічними прийомами в приповерхневій області, які перешкоджають розтіканню заряду під сусідні стовпці.

З фізичної точки зору ПЗЗ цікаві тим, що електричний сигнал в них представлений не струмом чи напругою, як у більшості інших твердотільних приладах, а зарядом. В основі роботи ПЗЗ лежить явище внутрішнього фотоефекту. Коли, в кремнії поглинається фотон, то генерується пара носіїв заряду - електрон і дірка. Електростатичне поле в області пікселя «розносила» цю пару, витісняючи дірку в глиб кремнію. Не основні носії заряду, електрони, будуть накопичуватися в потенційній ямі під електродом, до якого підведено позитивний потенціал. Тут вони можуть зберігатися досить тривалий час, оскільки дірок в збідненої області немає і електрони не рекомбінують

Найбільш важливою складовою ПЗЗ є приймач світла - двовимірна матриця, що складається з пікселів. Відповідні послідовності тактових імпульсів на затворах такої матриці зміщують її окремі МДП-конденсаторирежім глибокого збіднення, так що зарядові пакети можуть зберігатися під електродами матриці і контрольованим чином переміщатися уздовж поверхні кристала, перетікаючи з-під одних електродів матриці до сусідніх електродів.Вихідні сигнали такої матриці виявляються пропорційними локальної освітленості, що дозволяє визначати яскравість предмета.

Заряд, накопичений під одним електродом, в будь-який момент може бути перенесений під сусідній електрод, якщо його потенціал буде збільшений, в той час як потенціал перший електрод, буде зменшений. Перенесення в трифазному ПЗЗ можна виконати в одному з двох напрямків (уздовж рядків). Всі зарядові пакети лінійки пікселів будуть переноситися в ту ж сторону одночасно.

Процес перенесення сигнального заряду в ПЗЗ визначається трьома основними фізичними механізмами: термічної дифузією, самоіндуцірованним дрейфом і дрейфом в крайових електричних полях.

Для відносно малих зарядових пакетів домінуючим механізмом переносу є термодифузія. У цьому випадку повний заряд, що залишився під електродом, під якого здійснюється перенесення, до моменту часу t від початку переносу експоненціально зменшується з часом.

Стікання відносно великих (порівнянних з повною глибиною потенціальної ями) зарядових пакетів відбувається за рахунок самоіндуцірованного дрейфу, обумовленого простим електростатичним розштовхування інверсійних електронів. Що виникає при цьому поздовжнє (спрямоване паралельно кордоні з окислом) електричне поле пропорційно градієнту поверхневої щільності сигнального заряду. В результаті сигнальний заряд зменшується в часі по гіперболічному законом.

Виявляється, що і в відсутність сигнального заряду під електродом перенесення на кордоні з окислом існує певне поздовжнє електричне поле. Це так зване крайове поле, для обчислення якого необхідно враховувати двовимірний характер розподілу потенціалу в збідненим шарі ПЗЗ-структури, обумовлено впливом потенціалів на сусідніх електродах. Величина крайових полів залежить від товщини шару окисла, довжини електродів, рівня легування і амплітуди тактових напруг. Ясно, що на останніх стадіях процесу переносу, коли залишилася під електродом частина сигнального заряду стає настільки малою, що само індуковане поле виявляється менше крайового, саме останнє визначає динаміку стікання залишилися малих порцій сигнального заряду.

Розглянуті вище механізми перенесення називаються моделлю переносу вільних зарядів. Ця модель справедлива при порівняно високих тактових частотах і дає розумну оцінку граничних тактових частот ПЗЗ, перевищення яких призводить до різкого зниження ефективності переносу. Так, наприклад, для ПЗЗ з довжиною затворів ~ 10 мкм і при типових значеннях решти параметрів для забезпечення ефективності переносу не нижче 99,99% тактова частота не повинна перевищувати декількох десятків мегагерц.

Для того щоб ефективність переносу перевищувала 99,99%, або, щось же саме, щоб неефективність була менше 10-4, тактові частоти не повинні перевищувати декількох десятків мегабіт в 1 с (107Гц). У тих випадках, коли потрібні більш високі тактові частоти, слід використовувати структури з більш короткими електродами. При цьому збільшуються крайові поля, а, отже, і швидкість перетікання заряду.

При малих тактових частотах головним чинником, що визначає працездатність ПЗЗ, є темновий струм приладу.

Низькочастотний завал частотної характеристики обумовлений вбудовуванням додаткового (за рахунок темнового струму) заряду в сигнальні пакети, що, природно, спотворює амплітуду переданих сигналів. Її високочастотний спад обумовлений різким зменшенням ефективності переносу, коли тривалість тактового імпульсу виявляється недостатньою для повного перетікання сигнального заряду-під одного затвора під інший.

Для поліпшення низькочастотних властивостей ПЗЗ слід зменшувати всі компоненти темнового струму, збільшуючи час життя, дифузійну довжину і знижуючи швидкість поверхневої рекомбінації. Для розширення робочого діапазону ПЗЗ в бік високих частот можна зменшувати довжину затвора, використовувати n-канальні структури (оскільки рухливість електронів вище, ніж у дірок) і зменшувати міжелектродний зазор.

В області проміжних тактових частот ефективність переносу сигнального заряду визначається головним чином процесом захоплення сигнальних електронів на поверхневі пастки. Коли сигнальний заряд «входить» уконтакт з порожніми поверхневими пастками, всі вони практично миттєво заповнюються електронами. Після того як цей сигнальний пакет йде під сусідній затвор, захоплені електрони починають генеруватися з пасток в зону провідності. Електрони, захоплені на порівняно дрібні пастки, звільняються досить швидко і встигають наздогнати «свій» сигнальний пакет, в той час як електрони з більш глибоких пасток надходять вже в «чужий» пакет, наступний за першим. В результаті цього процесу, якщо на вхід ПЗЗ подати кінцеву послідовність однакових зарядових пакетів, перші з них підійдуть до вихідного пристрою значно ослабленими, в той час як за останнім ще деяке число тактів буде тягнутися «хвіст» відстав заряду.

Вплив поверхневих пасток на ефективність переносу можна суттєво зменшити, постійно пропускаючи через ПЗЗ-регістр деяку кількість фонового (опорного) заряду - так званий «непорожній нуль». При цьому поверхневі пастки виявляються постійно заповненими електронами з «непорожньої нуля», що значно знижує ступінь їх взаємодії з сигнальним зарядом. Характерна величина заряду такого «непорожньої нуля» зазвичай на практиці становить 10 - 25% повної ємності потенційної ями. Головний недолік такого способу збільшення ефективності переносу полягає у відповідному зменшенні динамічного діапазону приладу.

Найпростіші з улаштування ПЗЗ складаються з електродної структури, обложеної прямо на шар ізолятора, сформованого на поверхні пластини однорідно легованого р-кремнію. Заряд накопичується і переноситься безпосередньо в приповерхневому шарі напівпровідника. Такі прилади називаються ПЗЗ з поверхневим каналом. Для поверхневого шару характерна велика кількість дефектів, що негативно впливає на ефективність переносу зарядів. Заряди захоплюються на дефектах поверхневого шару і повільно вивільняються. Це призводить до розмазування зображення. Дефекти поверхневого шару можуть також спонтанно емітувати заряди, приводячи до збільшення темнового сигналу (струму). Поверхневі стани є чинником, що обмежує працездатність ПЗЗ. Повністю позбавитися від поверхневих станів неможливо, але можна значно поліпшити характеристики приладу, зберігаючи й передаючи зарядові пакети на деякому віддаленні від поверхні кристала, тобто сформувавши об'ємний канал переносу. Цього результату можна досягти, якщо на підкладці р-типу створити під окислом тонкий n-шар. Подібні прилади називаються ПЗЗ з об'ємним каналом. Аналогічні міркування справедливі і щодо конструкції вихідного підсилювача, тому поверхневі дефекти можуть дуже сильно збільшувати шум підсилювача. Вихідний підсилювач з об'ємним каналом має значно кращі характеристики.

Під час експозиції, тривалість якої регулюється за допомогою механічного затвора, кожен піксель поступово заповнюється електронами пропорційно кількості потрапив на нього світла.

По закінченні зйомки стовпці з накопиченими в пікселях електронами починають зрушуватися до краю матриці, де знаходиться аналогічний вимірювальний стовпець. У ньому заряди зсуваються вже в перпендикулярному напрямку і потрапляють на вимірювальний елемент, створюючи в ньому мікроструми, пропорційні цим зарядам. Таким чином, для кожного наступного моменту часу ми можемо отримати значення накопиченого заряду і визначити, якому пікселю на матриці (номер рядка та номер стовпця) він відповідає. Ці дані по проводах надходять в комп'ютер, на екрані якого відновлюється зображення об'єкта, знімки якого потім можна обробити і зберегти як файл. У цифрових пристроях на ПЗЗ сигнальний заряд певної величини відповідає 1, а порожня яма 0.

Вся ця непроста технологія може бути наочно проілюстрована за допомогою елегантної аналогією, запропонованою Джеромом Крістіаном (Інститут Карнегі у Вашингтоні). Припустимо, вам необхідно виміряти кількість і розподіл опадів, що випали з дощем на деякий експериментальний ділянку. Для вирішення цього завдання можна сконструювати пристрій, що перекриває ділянку ємностями для води, і з його допомогою після закінчення дощу приступити до вимірювань. Включення транспортерних стрічок призведе до того, що вода з наповнених верхніх рядів ємностей почне переливатися в порожні нижні і далі у вимірювальну ємність. Вимірюючи кожен раз кількість додатково надійшла води, ми зможемо розрахувати і намалювати картину розподілу кількості опадів, що впали на різні частини нашої ділянки. Практично точно так само працює і матриця ПЗЗ, тільки в цьому випадку дощовими краплями є фотони.

2.3 Технологія виробництва

Товщина робочої частини приладів із зарядовим зв'язком складає одиниці мікрон. Виготовляються вони, як правило, на основі дуже тонких напівпровідникових плівок, вирощених на порівняно товстому підставі - підкладці. Для вирощування плівок на підкладках розроблено кілька методів, що носять загальну назву епітаксійних. Термін «епітаксії» складено з двох грецьких слів: «епі» (на, поверх) і «таксис» (розташування в порядку). Дуже вдалий термін, що нагадує про те, що мова йде про вирощування поверх підкладки монокристалічного (упорядкованого) шару матеріалу. Вирощені епітаксіальні плівки набагато менше забруднюються сторонніми домішками. У процесі епітаксії можливо строго контрольоване легування зростаючого шару.

Електроди ПЗЗ протягом деякого часу після винаходу найчастіше виготовлялися в одному шарі металу. Шар алюмінію завтовшки близько 1 мкм наносили на прилад випаровуванням. Потім шляхом фотолітографії формували електроди. Найбільш критичним етапом у технологічному циклі виготовлення однорівневої структури цього типу є витравлювання міжелектродних зазорів. Для забезпечення хорошого перенесення зарядових пакетів треба, щоб потенційні ями сусідніх електродів перекривалися. Глибина потенціальної ями залежить від ступеня легування кремнію і величини прикладеного до електрода потенціалу. Типові значення - одиниці мікрон. Звідси випливає, що міжелектродні зазори не повинні бути більше одиниць мікрон. Сумарна довжина цих вузьких зазорів у великих приладах вельми велика.

Для слаболегірованного матеріалу підкладки (концентрація атомів акцептора близько 1015 1/см3, товщина окисла 0.1 мкм і помірний розмах тактових імпульсів порядку 10 В) збіднений шар проникає в кремній на глибину приблизно 1 мкм. Згадаймо, що в кожному кубічному сантиметрі твердої речовини міститься приблизно 1022 атомів. Концентрація 1015атомов домішки в 1 см3 відповідає 1 атому домішки на 10 мільйонів атомів Si.

Зрозуміло, що будь-яке випадкове замикання сусідніх електродів, яке сталося на одній з операцій технологічного циклу, повністю виведе прилад із ладу. Подальший розвиток ПЗЗ-технології було спрямовано на створення структур, вільних від недоліків перших технологій і працюють з більш простими керуючими напругами.

П3С для застосування в якості приймачів зображення виготовляють з полікремневимі електродами (кремній, загрожених з газової фази). Після легування бором або фосфором для досягнення достатньо низького опору його можна використовувати в якості провідного шару. Термічне ж окислення полкремнія дозволяє отримати якісний міжфазний діелектрик, а його прозорість полегшує використання ПЗЗ в якості приймачів зображення. Застосування цієї технології дозволило здійснювати реєстрацію світла не з боку електродів (такий тип реєстрації має багато недоліків, так як корисний світловий сигнал частково віньетіруется електродами), а з протилежного боку. Такі матриці називаються back illuminated.

Перспективним для створення понад високошвидкісних ПЗЗ є використання GaAs через високу рухливості електронів у цьому матеріалі. Вже є ПЗЗ з прихованим каналом на GaAs, що працюють з тактовими частотами до 500 МГЦ.

2.4 Переваги та недоліки

У процесі прийому і обробки сигналу в матриці виникають різного роду перешкоди, так звані шуми. Одним з найбільш неприємних є шум темнового струму - результат генерації пікселями термоелектронів. Кількість цих "паразитних" електронів залежить від двох основних параметрів: тривалість експозиції і температури матриці.

Одним з ефективних способів зменшення темнового струму є охолодження матриці: при зменшенні температури кристала всього на 8 градусів кількість термоелектронів зменшується вдвічі! Тому всі сучасні астрономічні ПЗЗ забезпечені вбудованою системою охолодження. А невеликий термодатчик, укріплений із зворотного боку кристала, дозволяє управляти електронною схемою, що підтримує температуру матриці з точністю до 0.1 градуса, і фіксувати цю температуру в пам'яті комп'ютера і в збереженому зображенні.

Загальний контроль за роботою ПЗЗ здійснює блок управління, що представляє собою досить складну електронну схему. Він може бути виконаний як типова плата розширення для комп'ютера, яка ставиться в вільний роз'єм всередині нього, або у вигляді окремого блоку розмірами з книгу, що підключається до комп'ютера.

Плюси ПЗЗ.

За рахунок дивовижною чутливості ПЗЗ-матриць астрономія почала розвиватися з величезною швидкістю. Якщо для отримання зображення слабкою галактики на фотоплівку потрібні деколи годинні витримки, то ПЗЗ дозволяє скоротити час експозиції до декількох хвилин або навіть секунд!

Квантова ефективність ПЗЗ набагато вище аналогічного показника для фотоемульсії або очі, у яких квантова ефективність становить 1% і 3% відповідно.

Відомо, що фотографічна емульсія здатна зберігати свою чутливість до світла лише короткий час на самому початку експозиції і різко втрачає її при тривалих витримках. ПЗЗ-матриця, навпаки, володіє чутливість яка, залишається стабільною протягом усього часу експозиції.

Сучасний рівень технології дозволяє випускати матриці з розмірами пікселя від 7 до 52 мікрон, і зараз можна зустріти в продажу матриці з пікселями менше 10 мікрон. Для фотоплівки це фактично еквівалентно вирішенню 100 ліній на міліметр, що насилу здійсненно для емульсій з високою чутливістю.

Чим більше розміри пікселя, тим більше електронів він може накопичити до повного насичення. Так, наприклад, у 10-ти мікронних пікселів насичення настає при накопиченні 50 тис. електронів, а піксель розмірами 23 на 27 мікрон дозволяє накопичувати вже до 400 тис. електронів! По суті це означає, що хоча великі пікселі і погіршують роздільну здатність, з ними можна отримати набагато більший діапазон яркостей, що еквівалентно більшій фотографічної широті в фотографії. Це властивість особливо важливо при зйомці астрономічних об'єктів, що володіють великими перепадами яскравості.

Крім великого діапазону відтворюваних яркостей ПЗЗ має ще й широким спектральним діапазоном, значно переважаючим можливості фотоплівки і, тим більше, очі. ПЗЗ реагують на світло в діапазоні від рентгенівського до ближнього інфрачервоного випромінювання (від одиниць ангстрем до, приблизно, 11 тисяч ангстрем). Таким чином, на сьогоднішній день ПЗЗ володіють самим широким спектральним діапазоном серед усіх відомих приймачів випромінювання.

Ще один плюс - одного разу куплена ПЗЗ-камера в подальшому не вимагає витрат на такі процеси, як проявлення і друк, без яких не обійтися в фотографії.

Мінуси ПЗЗ.

При всіх своїх позитивних якостях ПЗЗ володіють одним серйозним недоліком - вони дуже малі. Наприклад, більшість матриць має трохи більше 80 тис. пікселів, розташованих в 336 рядах і 242 колонках. Враховуючи, що розміри одного пікселя в цій матриці становлять 10 мікрон, отримуємо, що загальна площа светособірающей поверхні складає менше одного відсотка площі кадру звичайної 35-мм плівки! Внаслідок цього, поле зору при використанні такої ПЗЗ виявляється багато менше поля зору, яке ми можемо отримати при зйомці на фотоплівку, не кажучи вже про фотопластинках.

Випускаються і більш великі матриці, мають близько 768х512 елементів (лінійні розміри - 6.9х4.6 мм). Але і це ще не межа - Космічний телескоп ім. Хаббла оснащений ПЗЗ 800х800 елементів (12х12 мм), а найбільша з створених на сьогоднішній день матриць має розмір 7000х9000 пікселів (84х108 мм). Для збільшення поля зору іноді використовують так звані складові матриці, що складаються з декількох невеликих матриць, впритул притиснутих один до одного. Найбільша з складових матриць використовується на 3.6-м Канадо-Франко-Гавайському телескопі і складається з восьми матриць розміром 2048х4096 пікселів.

Слід пам'ятати, однак, що застосування матриць настільки великих розмірів пов'язане з труднощами обробки та зберігання інформації. Приміром, Космічному телескопу ім. Хаббла потрібно декілька хвилин для того, щоб вважати отримане на ПЗЗ зображення, а зчитування сигналу від матриці 7000х9000 пікселів займе вже не менше 20 хвилин. Крім того, пропорційно кількості світлоприймальної елементів матриці зростає обсяг інформації, який займає зображенням. Якщо файл, в якому записано зображення, отримане на 16-ти розрядної (65 тис. градацій сірого) матриці 768х512 пікселів, буде зберігати в собі менше одного мегабайта інформації, то зображення, отримане на аналогічній матриці розміром 4096х4096 пікселів, буде одно вже 32 мегабайтам. Робота з ПЗЗ пред'являє високі вимоги до комп'ютера - адже для обробки зображень він повинен володіти достатнім об'ємом оперативної пам'яті і хорошим швидкодією. Так їжак ПЗЗ мають ще один мінус: у червоному та інфрачервоному діапазонах довжин хвиль ПЗЗ мають дозвіл гірше, ніж у видимому діапазоні, так як червоні фотони проникають глибше в кристал кремнію і зарядовий пакет розмивається, що кілька ограничевается їх застосування.

3. Розрахункова частина

3.1 Розрахунок порогових значень освітленості

Метою розрахунку є визначення порогових (мінімальних) значень освітленості і відповідного їй потоку випромінювання, що потрапляє на одиночний піксель матричного приймача, при яких рівень корисного сигналу, що знімається з цього пікселя, буде рамен значенням середньоквадратичного відхилення (СКО) шуму. Розрахунок будемо проводити як для світлових величин (прив'язаних до спектральної чутливості ока), так і для енергетичних величин. У загальному випадку, випромінювання джерела, подсвечивающего об'єкт, має складний спектральний склад, який у поверхні об'єкта характеризується спектральною щільністю освітленості Eл(л).

Відповідно вираз для інтегральної освітленості в площині об'єкта буде мати вигляд:

(3.1)

Їй буде відповідати світлова освітленість:

(3.2)

де: Eл(л) - спектральна щільність енергетичної освітленості об'єкта; Eэ - інтегральна енергетична освітленість об'єкта; Eсв - світлова освітленість об'єкта; V (л) - Відносна спектральна чутливість ока; 683 - перерахункових коефіцієнт енергетичних величин в світлові, [лм/Вт]; л - довжина хвилі випромінювання.

Справедливо наступне вираз, що зв'язує спектральну освітленість в площині зображення зі спектральною освітленістю об'єкту:

(3.3)

де: фатм(л) - спектральний коефіцієнт пропускання атмосфери; фос(л) - спектральний коефіцієнт пропускання оптичної системи (об'єктива); соб (л) - коефіцієнт дифузного відбиття об'єкта; Eл(л) - спектральна щільність освітленості об'єкта; D/'f - відносний отвір об'єктиву; k - діафрагмове число об'єктива.

У цьому випадку енергетична освітленість в площині світлочутливого шару матричного приймача випромінювання, буде визначатися виразом:

(3.4)

Будемо вважати, що об'єкт підсвічується джерелом випромінювання, відносна спектральна щільність світності якого, збігається з відносною спектральною щільністю світності абсолютно чорного тіла (АЧТ) c температурою T.

(3.5)

(3.6)

(3.7)

де: Eлмакс - максимальне значення спектральної щільності освітленості; Mл(л,T) - спектральна щільність світності АЧТ, що розраховується за формулою Планка (3.6); M лмакс(T) - максимальне значення спектральної щільності світності АЧТ; X (л,T) - відносна спектральна щільність світності АЧТ; л - довжина хвилі випромінювання; лмакс - довжина хвилі випромінювання, відповідна максимуму спектральної щільностісвітності АЧТ, що розраховується відповідно до закону зміщення Віна (3.7); T - температура АЧТ; h - постійна Планка, h=6.626176 10*10-34,(Дж/Гц); c - швидкість світла у вакуумі, c=2.99792458*108,м/c; k - постійна Больцмана, k=1.380662*10-23, Дж/К;

З урахуванням підстановки (3.7) і (3.6) в (3.5) отримуємо формулу для обчислення відносної спектральної щільності світності АЧТ X (л,T):

(3.8)

де: л - довжина хвилі випромінювання, мкм; T - температура АЧТ, 0K.



Рисунок 3.1 - Відносна спектральна щільність світності АЧТ при температурахT=28560K и T=60000K

4. Заходи з охорони праці та навколишнього середовища

4.1 Небезпеки при роботі на комп'ютері

Під час роботи з комп'ютером найбільшому ризику піддаються зорова, опорно-рухова, нервово-психічна системи і репродуктивна функція у жінок (достовірно невідомо, що саме порушує її - випромінювання або постійна статична поза, але те, що вагітним жінкам слід уникати комп'ютера - безсумнівно).

Дисплей - головне джерело небезпеки. Він випускає випромінювання декількох видів: рентгенівське, ультрафіолетове, інфрачервоне, електромагнітне. Для кожного з цих випромінювань розроблені гранично допустимі норми, проте вони досить умовні й різняться у кожній країні. Норми передбачають, що опромінюється весь організм людини, тоді як на ділі впливу піддається лише верхня частина тулуба. Згадані норми встановлені з розрахунку на кожен вид опромінення в окремо, хоча реально всі поля діють одночасно, а їх комплексний вплив досі не досліджено.

Крім того, відеодисплейний термінал порушує рівновагу між позитивно і негативно зарядженими іонами в повітрі. Електростатичне поле дисплея притягає негативні іони, порушуючи тим самим загальний баланс атмосфери. Це також шкодить здоров'ю. Вже через годину роботи біля монітора спостерігається майже повне зникнення негативних іонів. Ось чому необхідно, щоб до робочого місця за комп'ютером проникав свіже повітря. У зв'язку з усіма цими небезпеками досить чітко регламентовані розміри столу і стільця для роботи з комп'ютером. Адже "закам'яніли" постава шкідливо впливає на скелетно-м'язову систему. Стіл повинен бути просторим, із спеціальною підставкою для ніг, а робочий стілець - мати відрегульовану висоту, певний кут нахилу сидіння і спинки.

4.2 Технічні методи збільшення безпеки роботи за комп'ютером

Щоб робота була комфортним та безпечним необхідно подбати про апаратне устаткування комп'ютера. Як правило, набольший шкоду здоров'ю користувача комп'ютера наносять пристрої введення-виведення: монітор, клавіатура, мишка.

...