Co je to CCD kamera?

CCD kamera je jakýkoli typ digitálního fotoaparátu s obrazovým senzorem s připojeným nábojem (CCD). To zahrnuje převážnou většinu spotřebitelských a profesionálních fotografických kamer, videokamer, bezpečnostních kamer, fotoaparátů mobilních telefonů a lékařských kamer. CCD jsou velmi efektivní, obecně zachycují asi 70 procent dopadajícího světla, na rozdíl od fotografického filmu, který reaguje pouze na dvě procenta dopadajícího světla. CCD jsou také citlivé na infračervené světlo, díky čemuž jsou ideální pro noční kamery a astronomické aplikace. Zatímco některé kamery používají doplňkový obrazový polovodičový kovový oxid polovodičový (CMOS), CCD je nejběžnějším typem.

Většina kamer CCD používá ke sběru obrazových dat jedno nabíjecí zařízení, ať už je kamera určena pro monochromatický, barevný nebo infračervený provoz. V tomto případě světlo vstupuje skrz čočku, je filtrováno a poté zaostřeno na povrch jednoho pole fotoelektrických obrazových senzorů. Mnoho profesionálních videokamer, známých jako „tři-CCD“ nebo „tříčipové“, obsahuje tři pole CCD. S těmito je příchozí světlo rozděleno hranolem na červené, zelené a modré komponenty, z nichž každá je zaměřena na svůj vlastní CCD senzor. To zlepšuje separaci barev a zvyšuje citlivost na světlo, což má za následek přesnější stínování barev obecně a podrobněji v situacích při slabém osvětlení.

Faxy, skenery a další typy kamer s lineárním skenováním používají jednorozměrný obrazový snímač CCD ke shromažďování dat a pohybují buď snímačem nebo snímaným objektem, aby zachytily celý obraz. Každý jiný typ CCD kamery používá pevnou matici dvourozměrné oblasti. Senzor CCD je řada kondenzovaných fotoaktivních kondenzátorů, které vytvářejí náboje na základě intenzity, trvání a vlnové délky světla, na které je zaměřeno. Jakmile je vystaven obrazu, ovladač senzoru posouvá náboj každého kondenzátoru na svého souseda v poli. Toto vytvoří zvlnění efekt přes celou matici, posunutí poslední sady poplatků mimo čip na samostatný digitizér; tento digitizér je převádí na číselné hodnoty, které se ukládají do paměti fotoaparátu.

Způsob, jakým CCD kamera ukládá a načítá obrazová data, obvykle ovlivňuje design systému. Metoda full-frame používá pro snímání světla celý CCD a vyžaduje mechanickou závěrku, aby se zabránilo rozmazání při přenosu obrazových dat mimo čip. Tento design je ideální při sbírání nejvíce světla a nejlepší obraz je důležitější než cena, čas a spotřeba energie. Interline metoda používá každý druhý sloupec CCD k rychlému ukládání dat náboje obrazu s posunem o jeden pixel, zabraňuje rozmazání a odstraňuje potřebu mechanické závěrky za cenu efektivity. Alternativně může být způsob přenosu snímků realizován s přijatelným množstvím rozmazání a bez mechanické závěrky. Přenos snímků využívá polovinu CCD k ukládání a načítání náboje, zatímco druhá polovina akumuluje nový obrázek, takže ke zpracování obrazu stejné velikosti vyžaduje dvojnásobné množství křemíku.

Specializované CCD kamery se používají v astronomii, protože jsou citlivé na světelné vlnové délky, od ultrafialového po infračervené. Ve skutečnosti jsou tak citlivé, že je třeba podniknout mnoho dalších kroků ke snížení množství „šumu narušujícího obraz“, včetně chlazení CCD na teplotu kapalného dusíku. Se správnou částkou kompenzace a zpracování obrazu se astrofotografie v observatoři stala přístupnou pro seriózní amatéry vyzbrojené CCD kamerovým zařízením.