Hva er et CCD -kamera?
Et CCD -kamera er alle typer digitale kamera med en ladet koblet enhet (CCD) bildesensor. Dette inkluderer de aller fleste forbruker- og profesjonelle kameraer, videokameraer, sikkerhetskameraer, mobiltelefonkameraer og medisinske kameraer. CCD -er er veldig effektive, og fanger generelt rundt 70 prosent av hendelseslyset, i motsetning til fotografisk film som bare reagerer på omtrent to prosent av hendelseslyset. CCD-er er også følsomme for infrarødt lys, noe som gjør dem ideelle for overvåkningskameraer for nattsyn og astronomapplikasjoner. Mens noen kameraer bruker en komplementær metall-oksyd halvleder (CMOS) bildesensor, er CCD den vanligste typen.
De fleste CCD -kameraer bruker en enkelt ladekoblet enhet for å samle bildedata, enten kameraet er designet for monokromatisk, farge eller infrarød drift. I dette tilfellet blir lys inn gjennom linsen, filtrert og deretter fokusert på overflaten til en enkelt fotoelektrisk bildesensorarray. Mange profesjonelle videokameraer, KNEier som "tre-CCD" eller "tre-brikk" -kameraer, inneholder tre CCD-matriser. Med disse deles det innkommende lyset av et prisme i sine røde, grønne og blå komponenter, hver fokusert på sin egen CCD -sensor. Dette forbedrer fargeseparasjonen og øker lysfølsomheten, noe som resulterer i mer nøyaktig fargeskygge generelt og mer detaljer i situasjoner med lavere lys.
Faksmaskiner, skannere og andre typer lineære skannekameraer bruker en endimensjonal CCD-bildesensor for å samle inn data, og flytter enten sensoren eller objektet som blir skannet for å fange hele bildet. Hver annen type CCD-kamera bruker en fast todimensjonal arealmatrise. CCD -sensoren er en rekke koblede, fotoaktive kondensatorer som bygger opp ladninger basert på intensiteten, varigheten og bølgelengden til lyset som er fokusert på dem. Når den er utsatt for et bilde, forskyver sensorens kontroller ladningen til hver kondensator til its nabo i matrisen. Dette skaper en ringvirkning over hele matrisen, og flytter det siste settet med ladninger off-chip til en egen digitaliserer; Denne digitalisereren konverterer dem til numeriske verdier som skal lagres i kameraets minne.
Hvordan CCD -kamera lagrer og henter bildedata, påvirker typisk utformingen av systemet. Fullrammetoden bruker hele CCD for lysinnsamling og krever en mekanisk lukker for å forhindre smøring når bildedataene overføres off-chip. Denne designen er ideell når du samler mest lys, og det beste bildet er viktigere enn kostnad, tid og strømforbruk. Interline-metoden bruker alle andre kolonner i CCD-skjermen for raskt å lagre bildedata med et pikselskift, forhindrer utstryking og fjerne behovet for en mekanisk lukker på bekostning av effektivitet. Alternativt kan rammeoverføringsmetoden implementeres med en akseptabel mengde smøring og ingen mekanisk lukker. Rammeoverføring bruker halvparten av CCD For lagring og gjenfinning av lading, mens den andre halvparten akkumulerer et nytt bilde, og det krever dobbelt så mye silisium for å håndtere samme størrelse.
Spesialiserte CCD -kameraer brukes i astronomi fordi de er følsomme for lysbølgelengder, fra ultrafiolett til infrarød. De er faktisk så følsomme at mange ekstra skritt må tas for å redusere mengden av bildemotorering av "støy", inkludert avkjøling av CCD til flytende nitrogentemperaturer. Med riktig mengde kompensasjon og bildebehandling, har astrofotografi av observasjonskvaliteter blitt tilgjengelig for alvorlige, dedikerte amatører bevæpnet med CCD-kamerautstyr.