Τι είναι η κάμερα CCD;

Μια κάμερα CCD είναι οποιοσδήποτε τύπος ψηφιακής κάμερας με αισθητήρα εικόνας συζευγμένης συσκευής φόρτισης (CCD).Αυτό περιλαμβάνει τη συντριπτική πλειοψηφία των καταναλωτών και των επαγγελματικών κάμερων, των βιντεοκάμερων, των φωτογραφικών μηχανών ασφαλείας, των κάμερων κινητής τηλεφωνίας και των ιατρικών φωτογραφικών μηχανών.Τα CCDs είναι πολύ αποτελεσματικά, καταγράφοντας γενικά περίπου το 70 τοις εκατό του προσπίπτοντος φωτός, σε αντίθεση με τη φωτογραφική ταινία που ανταποκρίνεται μόνο στο 2 % περίπου του προσπίπτοντος φωτός.Τα CCDs είναι επίσης ευαίσθητα στο υπέρυθρο φως, γεγονός που τους καθιστά ιδανικούς για κάμερες επιτήρησης νυχτερινής όρασης και εφαρμογές αστρονομίας.Ενώ ορισμένες κάμερες χρησιμοποιούν έναν συμπληρωματικό αισθητήρα εικόνας ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου (CMOS), το CCD είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος.υπέρυθρη λειτουργία.Σε αυτή την περίπτωση, το φως εισέρχεται μέσω του φακού, φιλτράρεται και στη συνέχεια επικεντρώνεται στην επιφάνεια μιας μόνο συστοιχίας φωτοηλεκτρικών αισθητήρων εικόνας.Πολλές επαγγελματικές βιντεοκάμερες, γνωστές ως κάμερες τριών CCD ή τριών τσιπ, περιέχουν τρεις συστοιχίες CCD.Με αυτά, το εισερχόμενο φως χωρίζεται από ένα πρίσμα στα κόκκινα, πράσινα και μπλε συστατικά του, το καθένα επικεντρώνεται στον δικό του αισθητήρα CCD.Αυτό βελτιώνει τον διαχωρισμό των χρωμάτων και αυξάνει την ευαισθησία του φωτός, με αποτέλεσμα την ακριβέστερη σκίαση χρώματος γενικά και περισσότερες λεπτομέρειες σε καταστάσεις χαμηλότερου φωτισμού.δεδομένα, μετακίνηση είτε του αισθητήρα είτε το αντικείμενο που σαρώνεται για να συλλάβει ολόκληρη την εικόνα.Κάθε άλλος τύπος κάμερας CCD χρησιμοποιεί μια σταθερή δισδιάστατη μήτρα περιοχής.Ο αισθητήρας CCD είναι μια σειρά από συζευγμένους, φωτοενεργούς πυκνωτές που δημιουργούν φορτία με βάση την ένταση, τη διάρκεια και το μήκος κύματος του φωτός που επικεντρώνεται σε αυτά.Μόλις εκτίθεται σε μια εικόνα, ο ελεγκτής αισθητήρων μετατοπίζει το φορτίο κάθε πυκνωτή στον γείτονά του στον πίνακα.Αυτό δημιουργεί ένα φαινόμενο κυματισμού σε ολόκληρο το Matrix, μετατοπίζοντας το τελευταίο σύνολο φορτίων off-chip σε ξεχωριστό ψηφιοποιητή.Αυτός ο ψηφιοποιητής τα μετατρέπει σε αριθμητικές τιμές που πρέπει να αποθηκευτούν στη μνήμη των φωτογραφικών μηχανών.

Πώς αποθηκεύει η κάμερα CCD και ανακτά συνήθως τα δεδομένα εικόνας επηρεάζει συνήθως το σχεδιασμό του συστήματος.Η μέθοδος πλήρους πλαισίου χρησιμοποιεί ολόκληρη τη συλλογή CCD για τη συλλογή φωτός και απαιτεί ένα μηχανικό κλείστρο για να αποφευχθεί η αποκοπή όταν τα δεδομένα της εικόνας μεταφέρονται εκτός τσιπ.Αυτός ο σχεδιασμός είναι ιδανικός κατά τη συλλογή του πιο φωτός και η καλύτερη εικόνα είναι πιο σημαντική από το κόστος, το χρόνο και την κατανάλωση ενέργειας.Η μέθοδος Interline χρησιμοποιεί κάθε άλλη στήλη του CCD για να αποθηκεύσει γρήγορα δεδομένα φόρτισης εικόνας με μετατόπιση ενός pixel, εμποδίζοντας το επίχρισμα και την αφαίρεση της ανάγκης για ένα μηχανικό κλείστρο με το κόστος της αποτελεσματικότητας.Εναλλακτικά, η μέθοδος μεταφοράς πλαισίου μπορεί να εφαρμοστεί με αποδεκτό ποσό κηλίδωσης και χωρίς μηχανικό κλείστρο.Η μεταφορά πλαισίου χρησιμοποιεί το ήμισυ του CCD για αποθήκευση και ανάκτηση φορτίου, ενώ το άλλο μισό συσσωρεύει μια νέα εικόνα, επομένως απαιτεί διπλάσια ποσότητα πυριτίου για να χειριστεί την εικόνα του ίδιου μεγέθους. Οι εξειδικευμένες κάμερες CCD χρησιμοποιούνται στην αστρονομία επειδήείναι ευαίσθητα σε μήκη κύματος φωτός, από υπεριώδη έως υπέρυθρες.Είναι τόσο ευαίσθητα, στην πραγματικότητα, ότι πρέπει να ληφθούν πολλά επιπλέον βήματα για να μειωθεί η ποσότητα θορύβου που αποστέλλονται από την εικόνα, συμπεριλαμβανομένης της ψύξης του CCD σε θερμοκρασίες υγρού αζώτου.Με τη σωστή ποσότητα αποζημίωσης και επεξεργασίας εικόνας, η αστροφωτογραφία ποιότητας παρατηρητηρίων έχει γίνει προσβάσιμη σε σοβαρούς, αφοσιωμένους ερασιτέχνες οπλισμένους με εξοπλισμό κάμερας CCD.