¿Qué es una cámara CCD?
Una cámara CCD es cualquier tipo de cámara digital con un sensor de imagen de dispositivo acoplado (CCD) de carga. Esto incluye la gran mayoría de las cámaras de consumo y profesionales, cámaras de video, cámaras de seguridad, cámaras de teléfonos celulares y cámaras médicas. Los CCD son muy eficientes, generalmente capturan alrededor del 70 por ciento de la luz incidente, a diferencia de la película fotográfica que solo responde a aproximadamente el dos por ciento de la luz incidente. Los CCD también son sensibles a la luz infrarroja, lo que los hace ideales para cámaras de vigilancia de visión nocturna y aplicaciones de astronomía. Mientras que algunas cámaras usan un sensor de imagen complementario de semiconductores de óxido de metal (CMOS), el CCD es el tipo más común.
La mayoría de las cámaras CCD usan un dispositivo acoplado de carga única para recopilar datos de imagen, ya sea que la cámara esté diseñada para una operación monocromática, de color o infrarrojo. En este caso, la luz entra a través de la lente, se filtra y luego se enfoca en la superficie de una sola matriz de sensor de imagen fotoeléctrica. Muchas cámaras de video profesionales, kNPosee como cámaras "tres-CCD" o "tres chip", contienen tres matrices CCD. Con estos, la luz entrante se divide por un prisma en sus componentes rojos, verdes y azules, cada uno centrado en su propio sensor CCD. Esto mejora la separación de color y aumenta la sensibilidad de la luz, lo que resulta en un sombreado de color más preciso en general y más detalles en situaciones de baja luz.
Las máquinas de fax, los escáneres y otros tipos de cámaras de exploración lineal usan un sensor de imagen CCD unidimensional para recopilar datos, moviendo el sensor o el objeto que se escanea para capturar toda la imagen. Cada otro tipo de cámara CCD utiliza una matriz de área bidimensional fija. El sensor CCD es una variedad de condensadores fotoactivos acoplados que acumulan cargas basadas en la intensidad, la duración y la longitud de onda de la luz que se centra en ellos. Una vez expuesto a una imagen, el controlador del sensor cambia la carga de cada condensador a iTS vecino en la matriz. Esto crea un efecto dominó en toda la matriz, cambiando el último conjunto de cargas fuera de chip a un digitalizador separado; Este digitalizador los convierte en valores numéricos para almacenarse en la memoria de la cámara.
Cómo las cámaras CCD almacenan y recupera datos de imagen generalmente afecta el diseño del sistema. El método de fotograma completo utiliza todo el CCD para la recolección de luz y requiere un obturador mecánico para evitar el manchado cuando los datos de la imagen se transfieren fuera de chip. Este diseño es ideal al recolectar la mayor luz y la mejor imagen es más importante que el costo, el tiempo y el consumo de energía. El método interline utiliza cualquier otra columna del CCD para almacenar rápidamente los datos de carga de imagen con un cambio de un píxel, evitando frotis y eliminando la necesidad de un obturador mecánico a costa de eficiencia. Alternativamente, el método de transferencia de cuadros se puede implementar con una cantidad aceptable de manchado y sin obturador mecánico. La transferencia de marco utiliza la mitad del CCD para el almacenamiento y la recuperación de la carga, mientras que la otra mitad está acumulando una nueva imagen, por lo que requiere el doble de la cantidad de silicio para manejar la misma imagen de tamaño.
Las cámaras CCD especializadas se usan en astronomía porque son sensibles a las longitudes de onda de luz, desde ultravioleta hasta infrarrojos. Son tan sensibles, de hecho, que se deben tomar muchos pasos adicionales para reducir la cantidad de "ruido" que distorsiona la imagen, incluido el enfriamiento del CCD a temperaturas de nitrógeno líquido. Con la cantidad correcta de compensación y procesamiento de imágenes, la astrofotografía de calidad del observatorio se ha vuelto accesible para aficionados serios y dedicados armados con equipos de cámara CCD.