Was ist eine CCD -Kamera?
Eine CCD -Kamera ist eine beliebige Digitalkamera mit einem CCD -Bildsensor (Ladungsgekoppelte Geräte). Dies schließt die überwiegende Mehrheit von Verbraucher und Profi -Kameras, Videokameras, Überwachungskameras, Handykameras und medizinischen Kameras ein. CCDs sind sehr effizient und erfassen im Allgemeinen etwa 70 Prozent des einfallenden Lichts, im Gegensatz zu fotografischer Film, der nur auf etwa zwei Prozent des einfallenden Lichts reagiert. CCDs sind auch empfindlich gegenüber Infrarotlicht, was sie ideal für Überwachungskameras und Astronomie-Anwendungen für Nachtsicht ideal macht. Während einige Kameras einen komplementären Metal-Oxid-Semiconductor-Bildsensor (CMOS) verwenden, ist der CCD der häufigste Typ.
Die meisten CCD -Kameras verwenden ein einzelnes Ladungs -gekoppeltes Gerät, um Bilddaten zu sammeln, unabhängig davon, ob die Kamera für monochromatische, farb- oder Infrarotbetrieb ausgelegt ist. In diesem Fall tritt das Licht durch die Linse ein, wird filtriert und dann auf die Oberfläche eines einzelnen photoelektrischen Bildsensor -Arrays fokussiert. Viele professionelle Videokameras, KNBesitzen Sie als "Drei-ccd "- oder" Drei-Chip "-Kameras, enthalten drei CCD-Arrays. Mit diesen wird das eingehende Licht durch ein Prisma in seine roten, grünen und blauen Komponenten aufgeteilt, die jeweils auf seinen eigenen CCD -Sensor konzentriert sind. Dies verbessert die Farbtrennung und erhöht die Lichtempfindlichkeit, was zu einer genaueren Farbschattierung im Allgemeinen und zu mehr Details in Situationen mit niedrigerem Licht führt.
Faxgeräte, Scanner und andere Arten von Linear-Scan-Kameras verwenden einen eindimensionalen CCD-Bildsensor, um Daten zu sammeln und entweder den Sensor oder das Objekt zu bewegen, um das gesamte Bild zu erfassen. Jede andere Art der CCD-Kamera verwendet eine feste zweidimensionale Flächenmatrix. Der CCD -Sensor ist eine Reihe von gekoppelten, photoaktiven Kondensatoren, die Ladungen basierend auf der Intensität, Dauer und Wellenlänge des auf sie fokussierten Lichts aufbauen. Sobald der Controller des Sensors einem Bild ausgesetzt ist, verschiebt die Ladung jedes Kondensators auf iTs Nachbar im Array. Dies erzeugt einen Ripple-Effekt über die gesamte Matrix, wodurch die letzten Ladungsmenge abseits der Chip in einen separaten Digitalisierer verschoben werden. Dieser Digitalisierer wandelt sie in numerische Werte um, die im Speicher der Kamera gespeichert werden können.
Wie sich die CCD -Kamera auf dem Design des Systems typischerweise auswirkt. Die Vollbildmethode verwendet das gesamte CCD für die Lichtsammlung und erfordert einen mechanischen Verschluss, um das Schmieren zu verhindern, wenn die Bilddaten außerhalb des Chips übertragen werden. Dieses Design ist ideal, wenn Sie das Licht sammeln und das beste Bild wichtiger ist als Kosten, Zeit und Stromverbrauch. Die Interline-Methode verwendet jede andere Spalte des CCD, um Bildladungsdaten mit einer Ein-Pixel-Verschiebung schnell zu speichern, wodurch Abstrich und die Beseitigung der Notwendigkeit eines mechanischen Verschlusses auf Kosten der Effizienz verhindern. Alternativ kann die Frame-Transfer-Methode mit einer akzeptablen Menge an Schmierungen und ohne mechanischen Verschluss implementiert werden. Frame-Transfer verwendet die Hälfte des CCD Für die Ladung Speicher und Abruf, während die andere Hälfte ein neues Bild ansammelt, erfordert es daher die doppelte Menge an Silizium, um das gleiche Größenbild zu verarbeiten.
spezialisierte CCD -Kameras werden in der Astronomie verwendet, da sie für leichte Wellenlängen empfindlich sind, von Ultraviolett bis Infrarot. In der Tat sind sie so empfindlich, dass viele zusätzliche Schritte unternommen werden müssen, um die Bildmenge "Rauschen" zu verringern, einschließlich des Abkühlens des CCD auf flüssige Stickstofftemperaturen. Mit der richtigen Ausgleichs- und Bildverarbeitung ist die Astrophotographie von Observatorienqualität für schwerwiegende, dedizierte Amateure zugänglich, die mit CCD-Kameraausrüstung bewaffnet sind.