Wat is een opgeladen gekoppeld apparaat?
Een geladen gekoppeld apparaat (CCD) maakt het transport mogelijk van elektrisch geladen analoge signalen door verschillende condensatoren die in een reeks zijn opgesteld. Dit apparaat wordt bestuurd door een kloksignaal dat oscilleert tussen hoge en lage toestanden. Het hele systeem fungeert als een schuifregister waarvan de ingangen en uitgangen in serie met elkaar zijn verbonden, waardoor een geladen gekoppeld apparaat kan worden gebruikt als een manier om analoge signalen te vertragen. Het meest gebruikelijke gebruik van deze apparaten is voor foto-elektrische lichtsensoren die zijn gekoppeld aan parallelle analoge signalen. Deze technologie vormt de basis van de werking van digitale camera's, videorecorders en beeldtelefoons.
In 1961 schreef Eugene F. Lally, een onderzoeker bij het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, een artikel met de naam Mosaic Guidance for Interplanetary Travel . Hij onderzocht het idee om een reeks optische detectoren te gebruiken die digitale verwerking implementeerden om een foto te maken. In 1969 ontwikkelden wetenschappers Willard Boyle en George E. Smith, werkzaam bij AT&T Bell Labs in Murray Hill, New Jersey, een geladen gekoppeld apparaat voor gebruik als geheugentechnologie. Met behulp van deze technologie ontwikkelden andere bedrijven snel manieren om het foto-elektrisch effect vast te leggen en elektronische afbeeldingen te maken.
De manier waarop een geladen gekoppeld apparaat werkt bij het vastleggen van afbeeldingen is door een afbeelding die wordt geprojecteerd vanuit een lens te focussen op een fotoactieve condensatorreeks. Dit resulteert erin dat elke condensator een elektrische lading accumuleert die evenredig is met de lichtintensiteit van het beeld. Dit legt een tweedimensionaal beeld vast dat wordt overgedragen naar een ladingsversterker, die het op zijn beurt weer onder spanning zet. Deze afbeelding wordt vervolgens digitaal opgeslagen in een geheugenmodule en is later toegankelijk.
Een eenvoudig opgeladen gekoppeld apparaat is efficiënt in het vastleggen van luminantie, maar het heeft moeite met het weergeven van kleur. Om dit probleem op te lossen, gebruiken moderne digitale camera's een apparaat dat een Bayer-masker wordt genoemd over de CCD. Het verbindt vier pixels in blokken en filtert verschillende luminantieniveaus als verschillende kleuren. Deze pixels zijn gekleurd, met één rood, één blauw en twee groen, omdat het menselijk oog groen gemakkelijker kan identificeren dan andere kleuren.
Een andere technologie die werd ontwikkeld in het begin van de 21ste eeuw, is een hoge resolutie opgeladen gekoppelde apparaatchips die meer van de luminantiekleur bij verschillende diafragmagroottes kunnen gebruiken. Het bereikt dit door een apparaat te implementeren dat een dichroïsch prisma wordt genoemd, dat elke kleur in zijn oorspronkelijke componenten splitst. Dichroïsche prisma's zijn in sommige digitale camera's en videocamera's gebruikt.