Co to jest aparat CCD?

Kamera CCD to każdy rodzaj aparatu cyfrowego z czujnikiem obrazu urządzenia sprzężonego z ładunkiem (CCD).Obejmuje to zdecydowaną większość kamer konsumenckich i profesjonalnych, kamer wideo, kamery bezpieczeństwa, kamer telefonicznych i kamer medycznych.CCD są bardzo wydajne, ogólnie rejestrujące około 70 procent padającego światła, w przeciwieństwie do filmu fotograficznego, który reaguje tylko na około dwa procent światła padającego.CCD są również wrażliwe na światło w podczerwieni, co czyni je idealnymi do kamer nadzoru nocnego i zastosowań astronomii.Podczas gdy niektóre kamery używają komplementarnego czujnika obrazu półprzewodnikowego (CMOS), CCD jest najczęstszym typem.

Większość kamer CCD używa pojedynczego sprzężonego urządzenia do gromadzenia danych obrazu, niezależnie od tego, czy kamera jest zaprojektowana do monochromatycznych, kolorów lub koloru lubOperacja w podczerwieni.W tym przypadku światło wchodzi przez soczewkę, jest filtrowane, a następnie skupione na powierzchni pojedynczej tablicy czujników obrazu fotoelektrycznego.Wiele profesjonalnych kamer wideo, znanych jako kamery trzech CCD lub trzech chiP, zawiera trzy tablice CCD.Za pomocą nich przychodzące światło jest podzielone przez pryzmat na jego czerwone, zielone i niebieskie komponenty, z których każdy skupił się na własnym czujniku CCD.Poprawia to rozdzielenie kolorów i zwiększa wrażliwość światła, co powoduje dokładniejsze zacienienie kolorów ogólnie i bardziej szczegółowe w sytuacjach o niższym świetle.

Maszyny faksowe, skanery i inne typy kamer liniowych używają jednowymiarowego czujnika obrazu CCD do zebraniaDane, przenoszenie czujnika lub obiektu skanowanego w celu przechwytywania całego obrazu.Każdy inny rodzaj kamery CCD wykorzystuje stałą dwuwymiarową matrycę obszaru.Czujnik CCD to tablica sprzężonych, fotoaktywnych kondensatorów, które budują ładunki w oparciu o intensywność, czas trwania i długości fali światła skupione na nich.Po wystawieniu na obraz kontroler czujników przesuwa ładunek każdego kondensatora na swojego sąsiada w tablicy.Stwarza to efekt falowania w całej matrycy, zmieniając ostatni zestaw ładunków poza układem do oddzielnego digitizera;Digitizer przekształca je w wartości liczbowe, które mają być przechowywane w pamięci kamer.

W jaki sposób kamera CCD przechowuje i pobiera dane obrazu zwykle wpływa na konstrukcję systemu.Metoda pełnej ramki wykorzystuje cały CCD do gromadzenia światła i wymaga mechanicznej migawki, aby zapobiec rozmazaniu, gdy dane obrazu są przesyłane poza chipem.Ten projekt jest idealny przy zbieraniu największego światła, a najlepszy obraz jest ważniejszy niż koszt, czas i zużycie energii.Metoda międzyline wykorzystuje każdą inną kolumnę CCD do szybkiego przechowywania danych ładowania obrazu za pomocą jedno-pikselowego przesunięcia, zapobiegając rozmazu i usuwając potrzebę mechanicznej migawki kosztem wydajności.Alternatywnie metoda przenoszenia ramek można wdrożyć z akceptowalną ilością rozmazania i bez mechanicznej migawki.Transfer ramek wykorzystuje połowę CCD do przechowywania i pobierania ładowania, podczas gdy druga połowa gromadzi nowy obraz, dlatego wymaga dwukrotności ilości krzemu do obsługi tego samego rozmiaru.

Specjalistyczne kamery CCD są używane w astronomii, ponieważ one są używanesą wrażliwe na długości fali świetlnych, od ultrafioletu do podczerwieni.Są one tak wrażliwe, że należy podjąć wiele dodatkowych kroków, aby zmniejszyć ilość hałasu wytrwałego obrazu, w tym chłodzenie CCD do ciekłego temperatury azotu.Dzięki odpowiedniej ilości kompensacji i przetwarzania obrazu astrofotografia jakości obserwatorium stała się dostępna dla poważnych, dedykowanych amatorów uzbrojonych w sprzęt kamery CCD.