Co to jest kamera CCD?

Kamera CCD to każdy rodzaj aparatu cyfrowego z czujnikiem obrazu urządzenia sprzężonego z ładunkiem (CCD). Obejmuje to zdecydowaną większość kamer konsumenckich i profesjonalnych, kamer wideo, kamery bezpieczeństwa, kamer telefonicznych i kamer medycznych. CCD są bardzo wydajne, ogólnie rejestrujące około 70 procent padającego światła, w przeciwieństwie do filmu fotograficznego, który reaguje tylko na około dwa procent światła padającego. CCD są również wrażliwe na światło w podczerwieni, co czyni je idealnymi do kamer nadzoru nocnego i zastosowań astronomii. Podczas gdy niektóre kamery używają komplementarnego czujnika obrazu półprzewodnikowego (CMOS), CCD jest najczęstszym typem.

Większość kamer CCD używa jednego urządzenia sprzężonego z pojedynczym ładowaniem do gromadzenia danych obrazu, niezależnie od tego, czy kamera jest przeznaczona do operacji monochromatycznej, kolorowej lub podczerwieni. W tym przypadku światło wchodzi przez soczewkę, jest filtrowane, a następnie skupione na powierzchni pojedynczej tablicy czujników obrazu fotoelektrycznego. Wiele profesjonalnych kamer wideo, KNPosiadaj kamery „trzy-CCD” lub „Trzy chip”, zawierają trzy tablice CCD. Za pomocą nich przychodzące światło jest podzielone przez pryzmat na jego czerwone, zielone i niebieskie komponenty, z których każdy skupił się na własnym czujniku CCD. Poprawia to rozdzielenie kolorów i zwiększa czułość światła, co powoduje dokładniejsze zacienienie kolorów w ogóle i bardziej szczegółowe w sytuacjach niższych świateł.

Maszyny faksowe, skanery i inne typy kamer liniowych używają jednowymiarowego czujnika obrazu CCD do gromadzenia danych, przesuwania czujnika lub obiektu skanowanego w celu przechwytywania całego obrazu. Każdy inny rodzaj kamery CCD wykorzystuje stałą dwuwymiarową matrycę obszaru. Czujnik CCD to tablica sprzężonych, fotoaktywnych kondensatorów, które budują ładunki w oparciu o intensywność, czas trwania i długości fali światła skupione na nich. Po wystawieniu na obraz kontroler czujnika przesuwa ładunek każdego kondensatora na isąsiad TS w tablicy. Stwarza to efekt falowania w całej matrycy, zmieniając ostatni zestaw ładunków poza układem do oddzielnego digitizera; Ten digitizer przekształca je w wartości liczbowe, aby być przechowywane w pamięci aparatu.

Jak kamera CCD przechowuje i pobiera dane obrazu, zwykle wpływa na projekt systemu. Metoda pełnej ramki wykorzystuje cały CCD do gromadzenia światła i wymaga mechanicznej migawki, aby zapobiec rozmazaniu, gdy dane obrazu są przesyłane poza chipem. Ten projekt jest idealny przy zbieraniu największego światła, a najlepszy obraz jest ważniejszy niż koszt, czas i zużycie energii. Metoda międzyline wykorzystuje każdą inną kolumnę CCD do szybkiego przechowywania danych ładowania obrazu za pomocą jedno-pikselowego przesunięcia, zapobiegając rozmazu i usuwając potrzebę mechanicznej migawki kosztem wydajności. Alternatywnie metoda przenoszenia ramek można wdrożyć z akceptowalną ilością rozmazania i bez mechanicznej migawki. Transfer ramowy wykorzystuje połowę CCD W przypadku przechowywania i pobierania ładowania, podczas gdy druga połowa gromadzi nowy obraz, dlatego wymaga dwukrotności krzemowej, aby obsłużyć ten sam obraz tego samego rozmiaru.

Specjalistyczne kamery CCD są stosowane w astronomii, ponieważ są wrażliwe na długości fali światła, od ultrafioletu do podczerwieni. Są one tak wrażliwe, że należy podjąć wiele dodatkowych kroków, aby zmniejszyć ilość „hałasu”, w tym chłodzenie CCD do ciekłego temperatury azotu. Przy odpowiedniej ilości kompensacji i przetwarzania obrazu astrofotografia jakości obserwatorium stała się dostępna dla poważnych, oddanych amatorów uzbrojonych w sprzęt kamery CCD.