Hvad er et CCD -kamera?

Et CCD -kamera er enhver form for digitalt kamera med en opladningskoblet enhed (CCD) billedføler.Dette inkluderer langt de fleste forbruger- og professionelle stadig kameraer, videokameraer, sikkerhedskameraer, mobiltelefonkameraer og medicinske kameraer.CCD'er er meget effektive og fanger generelt ca. 70 procent af hændelseslyset, i modsætning til fotografisk film, der kun reagerer på omkring to procent af hændelseslyset.CCD'er er også følsomme over for infrarødt lys, hvilket gør dem ideelle til natvisionsovervågningskameraer og astronomi-applikationer.Mens nogle kameraer bruger et komplementært metaloxid-halvleder (CMOS) billedsensor, er CCD den mest almindelige type.

De fleste CCD-kameraer bruger en enkelt ladningskoblet enhed til at indsamle billeddata, hvad enten kameraet er designet til monokromatisk, farve eller farve ellerInfrarød operation.I dette tilfælde filtreres lys gennem linsen, filtreres og fokuseres derefter på overfladen af en enkelt fotoelektrisk billedfølerarray.Mange professionelle videokameraer, kendt som tre-CCD eller tre-CHIP-kameraer, indeholder tre CCD-arrays.Med disse opdeles det indkommende lys med et prisme i dets røde, grønne og blå komponenter, der hver især fokuserer på sin egen CCD -sensor.Dette forbedrer farveseparation og øger lysfølsomheden, hvilket resulterer i mere nøjagtig farveskygge generelt og mere detaljeret i situationer med lavere lys.

Faxmaskiner, scannere og andre typer lineære scanningskameraer bruger en en-dimensionel CCD-billedføler til at samleData, der flytter enten sensoren eller det objekt, der scannes for at fange hele billedet.Hver anden type CCD-kamera bruger en fast to-dimensionel arealmatrix.CCD -sensoren er en række koblede, fotoaktive kondensatorer, der bygger opladninger baseret på intensiteten, varigheden og bølgelængden af det lys, der fokuserer på dem.Når sensorernes controller er udsat for et billede, skifter ladningen for hver kondensator til sin nabo i matrixen.Dette skaber en ringvirkning på tværs af hele matrixen og skifter det sidste sæt afladninger off-chip til en separat digitizer;Denne digitizer konverterer dem til numeriske værdier, der skal gemmes i kameraets hukommelse.

Hvordan CCD -kameraet gemmer og henter billeddata påvirker typisk design af systemet.Metoden med fuld ramme bruger hele CCD til lysopsamling og kræver en mekanisk lukker for at forhindre udtværing, når billeddataene overføres off-chip.Dette design er ideelt, når man indsamler det mest lys, og det bedste billede er vigtigere end omkostninger, tid og strømforbrug.Interline-metoden bruger enhver anden kolonne i CCD til hurtigt at gemme billedladningsdata med et en-pixel-skift, forhindre udstrygning og fjerne behovet for en mekanisk lukker til omkostningerne til effektivitet.Alternativt kan rammeoverførselsmetoden implementeres med en acceptabel mængde udtværing og ingen mekanisk lukker.Frame-overførsel bruger halvdelen af CCD til opbevaring og hentning, mens den anden halvdel akkumulerer et nyt billede, således kræver det dobbelt så meget silicium til at håndtere samme størrelsesbillede.

Specialiserede CCD-kameraer bruges i astronomi, fordi deer følsomme over for lette bølgelængder, fra ultraviolet til infrarød.De er faktisk så følsomme, at der skal tages mange ekstra skridt for at reducere mængden af billedforvridende støj, herunder afkøling af CCD til flydende nitrogentemperaturer.Med den rigtige kompensationsbeløb og billedbehandling er astrofotografi af observatorisk kvalitet blevet tilgængelig for seriøse, dedikerede amatører bevæbnet med CCD-kameraudstyr.